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列传 · 图灵(Alan Turing)

他问世界:机器能否思考?世界却不允许他作为自己而活。

图灵(Alan Turing),16 岁时的照片

一个人与一个问题

1935 年的剑桥,一个二十三岁的年轻人沿着康河(River Cam)跑步。他跑得很快——快到后来差点入选奥运马拉松队——但他的脑子转得比腿更快。困扰他的是一个德国数学家留下的问题:希尔伯特(David Hilbert)的"可判定性问题"(Entscheidungsproblem)——是否存在一种通用的机械程序,能判定任意数学命题的真假?

整个数理逻辑界都在追问这件事。大洋彼岸的丘奇(Alonzo Church)用 Lambda 演算给出了否定的答案。但艾伦·图灵(Alan Turing)还不知道丘奇的结果。他在用自己的方式思考——不是从符号逻辑出发,而是从一个人坐在桌前、拿笔在纸上计算这件事本身出发。

传说中那个"尤里卡时刻"发生在格兰切斯特(Grantchester)的草地上。跑完步后,图灵躺在草地上,望着天空,脑海中浮现出一幅图景:一条无限长的纸带,一个读写头,一组有限的状态规则。就这些。没有齿轮,没有电路,甚至不需要真的造出来。这是一台纯粹存在于思想中的机器。

1936 年,他将这个想法写成论文《论可计算数及其在判定问题中的应用》("On Computable Numbers, with an Application to the Entscheidungsproblem")。这篇论文做了一件前所未有的事:它精确定义了"计算"本身。在图灵之前,人们知道怎么计算,却说不清什么是计算。而图灵机(Turing Machine)不仅定义了什么可以被计算,更划定了一条不可逾越的边界——有些问题,任何机械程序都永远无法回答。这条边界至今未被推翻。今天地球上每一台计算机,从数据中心的服务器集群到你口袋里的手机,在理论上都不过是这台纸带机器的物理化身。

图灵时年二十四岁。

战争中的密码与沉默

1939 年,战争爆发。图灵被征召至布莱切利庄园(Bletchley Park),英国最高机密的密码破译中心。他的对手是纳粹德国的恩尼格玛密码机(Enigma)——一台拥有天文数字般组合可能的加密装置,德军深信它不可破解。

在布莱切利,图灵是出了名的怪人。他把自己的茶杯用链条锁在暖气片上,以防别人拿走。花粉季他戴着防毒面具骑自行车上班。他的自行车链条有毛病,每骑若干圈就会脱落,他不修理,而是精确计数踏板圈数,在链条即将脱落时下车手动调整。这种将一切还原为可计算问题的思维方式,正是他的天才所在。

他设计了名为"炸弹"(Bombe)的机电装置,利用已知明文与密文的对应关系,大幅缩小了恩尼格玛的密钥搜索空间。每一天,随着新的截获电报送到破译员的桌上,就有无数生命悬于这些人能否在二十四小时内找到当天的密钥。历史学家估计,布莱切利的工作使欧洲战争缩短了至少两年,挽救了数百万人的生命。

但图灵无法为此获得任何公开的荣誉。军事保密令封锁了一切。战后的几十年里,他的同事们被禁止谈论他们做过什么。世人只知道图灵是个数学家,不知道他曾是一个无声的战争英雄。

"我提议考虑这样一个问题:机器能思考吗?"

战后,图灵先后在英国国家物理实验室(NPL)设计了"自动计算引擎"(ACE),又在曼彻斯特大学(University of Manchester)参与了曼彻斯特一号机(Manchester Mark I)的开发。但真正让他夜不能寐的,不是怎么造更快的计算机,而是一个更根本的问题。

1950 年,他在哲学期刊《心智》(Mind)上发表了一篇论文,开头就写道:"I propose to consider the question, 'Can machines think?'"(我提议考虑这样一个问题:"机器能思考吗?")

这是一个惊人的修辞选择。图灵完全可以写一篇充满数理逻辑的技术论文。但他没有。他选择了一个游戏作为开场——"模仿游戏"(Imitation Game):让一个人类评判者通过文字交流,分别与一个人和一台机器对话。如果评判者无法可靠地分辨哪个是机器,那么我们就没有理由否认机器具有智能。

这一招妙在哪里?它绕过了"意识""灵魂""主观体验"这些永远吵不清楚的哲学概念,把问题拉回到可操作、可观察的地面上。图灵不问机器"是什么",只问机器"表现如何"。这不是逃避,而是一种深刻的哲学立场:如果行为上无法区分,那么坚持区分就是偏见。

在同一篇论文中,他以罕见的耐心逐一驳斥了九种反对意见——从神学论证("思考是灵魂的功能")到数学论证(哥德尔不完备定理的局限性),从"机器没有意识"到"机器缺乏独创性"。他甚至预言了机器学习的基本思路:与其试图直接编写一个成人的心智程序,不如先编写一个儿童的心智程序,然后让它通过教育和经验来学习。

这篇《计算机器与智能》("Computing Machinery and Intelligence")至今仍是人工智能领域被引用最多的文献之一。七十多年后,当大语言模型(Large Language Model, LLM)在越来越多的场景中让人类难以分辨对话者是人还是机器时,我们不得不承认:图灵的问题不仅没有过时,反而比以往任何时候都更加迫切。

从计算到生命

让许多人感到意外的是,图灵生命最后几年的研究兴趣发生了一次剧烈的转向——从抽象的计算理论转向了具体的生物学。他开始研究形态发生(Morphogenesis):豹子身上的斑点、贝壳上的螺纹、花朵的瓣数——这些自然界中无处不在的图案,究竟是如何从均匀的化学物质中自发涌现的?

1952 年发表的《形态发生的化学基础》("The Chemical Basis of Morphogenesis")提出了反应—扩散方程(Reaction-Diffusion Equation),证明两种化学物质以不同的速率扩散和反应,就能在均匀的初始条件下自发产生稳定的空间图案。这个模型在他去世后数十年才被实验验证,如今已成为数学生物学(Mathematical Biology)的基石。

这不是一个数学家的业余爱好,而是一种更深层的追问:如果计算的本质是符号操作,那么生命的本质是什么?图灵正在试图用数学的语言,重新理解物质世界如何从简单规则中生长出复杂秩序。如果他多活二十年,也许计算生物学的历史会被改写。

毁灭

1952 年 1 月,图灵的家被盗。他报了警。在调查过程中,警方发现他与一名年轻男子有性关系。在当时的英国法律下,同性恋是刑事犯罪。图灵被逮捕、起诉、定罪。

他面临两个选择:监禁,或化学阉割(Chemical Castration)。他选择了后者——注射雌激素长达一年,以抑制性欲。这种"治疗"使他的身体发生了屈辱性的变化,胸部开始发育,精神状态急剧恶化。他的安全许可被撤销,他再也无法为政府的密码学工作效力。一个为国家赢得战争的人,被同一个国家当作罪犯来惩罚。

1954 年 6 月 7 日,图灵被发现死于家中卧室。床头放着一只咬了一口的苹果。验尸报告认定死因为氰化物中毒,官方裁定为自杀。他四十一岁。

关于那只苹果,有太多的猜测。有人说它浸过了氰化物。有人说图灵一直有睡前吃苹果的习惯,那只苹果从未被化验。有人说这是对《白雪公主》的致敬——图灵最喜欢的童话,他尤其着迷于那个恶毒的毒苹果场景。还有人说,一个一生都在追问"什么是可以判定的"的人,在最后这件事上,也给世界留下了一个不可判定的问题。

迟来的正义

2009 年,在一份超过三万人签名的请愿之后,英国首相戈登·布朗(Gordon Brown)代表政府公开道歉,称对图灵的迫害"骇人听闻"。2013 年,女王伊丽莎白二世签署皇家赦免令(Royal Pardon)。2017 年,"图灵法案"(Alan Turing Law)生效,追溯性赦免了所有因历史上反同性恋法律而被定罪的人。2021 年,图灵的肖像被印上英国五十英镑纸币——一个国家用最日常的方式,纪念它曾经摧毁的天才。

计算机科学的最高荣誉——图灵奖(Turing Award),自 1966 年起以他的名字颁发,被誉为"计算机界的诺贝尔奖"。

代表性著作

年份作品意义
1936"On Computable Numbers, with an Application to the Entscheidungsproblem"提出图灵机,定义"可计算"的边界
1939–1945布莱切利庄园密码破译工作(战后解密)破解恩尼格玛,缩短二战至少两年
1950"Computing Machinery and Intelligence", Mind, 59(236)提出图灵测试,追问"机器能否思考"
1952"The Chemical Basis of Morphogenesis", Phil. Trans. R. Soc. B开创数学生物学,解释生物图案的自发生成

太史公曰

太史公曰

图灵以一台不存在的机器定义了计算的边界,以一场不存在的游戏逼问了智能的本质,以一组不起眼的方程揭示了生命如何从混沌中生长出秩序。他的思想横跨数学、工程、哲学与生物学,在每一个领域都留下了根本性的刻痕。然而,这样一个为文明打开大门的人,却被文明自身的偏见所吞噬。他问"机器能否思考",而他所处的社会连"人是否有权作为自己而活"都无法正确回答。一个摧毁自己天才的社会,不配拥有那个天才所创造的未来。历史赦免了图灵,但历史无法归还他被剥夺的四十年。纸带上的符号可以擦除重写,人的生命却不能。

亲历者说

征集中

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参考资料

  1. Turing, A. M. (1936). "On Computable Numbers, with an Application to the Entscheidungsproblem." Proceedings of the London Mathematical Society, 2(42), 230–265.
  2. Turing, A. M. (1950). "Computing Machinery and Intelligence." Mind, 59(236), 433–460.
  3. Turing, A. M. (1952). "The Chemical Basis of Morphogenesis." Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series B, 237(641), 37–72.
  4. Hodges, Andrew (1983). Alan Turing: The Enigma. London: Burnett Books.
  5. Copeland, B. Jack (2004). The Essential Turing. Oxford: Oxford University Press.
  6. Singh, Simon (1999). The Code Book. London: Fourth Estate.
  7. Leavitt, David (2006). The Man Who Knew Too Much: Alan Turing and the Invention of the Computer. New York: W. W. Norton.