有时候,那些没有人能想象出什么的人,却做出了没有人能想象的事情。
Alan Mathison Turing是一位英国数学家、计算机科学家、逻辑学家、密码分析员、哲学家和理论生物学家。Turing在理论计算机科学的发展中影响深远,他提出了算法和计算的形式化概念,并创造了Turing机,它可以被视为通用计算机的一个模型。Turing被广泛认为是理论计算机科学和人工智能之父。尽管取得了这些成就,但由于当时仇视同性恋现象普遍,以及他的许多工作都受《官方保密法》保护,他在有生之年从未在自己的祖国得到充分认可。
在第二次世界大战期间,Turing在英国的代码破译和密码学学校GC&CS工作,该学校位于Bletchley Park,是英国的密码破译中心,生成了Ultra情报。他一度领导了第8棚舍(Hut 8),该部门负责德国海军密码分析。在这里,他设计了许多加快破译德国密码的技术,包括对战前波兰炸弹机方法的改进,该机器是一台可以找到Enigma机设置的机械装置。
Turing在破译被截获的编码消息中发挥了关键作用,使盟军能够在许多关键交战中击败纳粹,包括大西洋战役,从而帮助赢得了战争。由于反事实历史的问题,很难估计Ultra情报对战争的确切影响,但据估计,这项工作将欧洲战争缩短了两年多,拯救了超过1400万条生命。
战后,Turing在国家物理实验室工作,设计了自动计算引擎。自动计算引擎是最早的存储程序计算机设计之一。1948年,Turing加入了Max Newman的计算机实验室,该实验室位于Manchester维多利亚大学,他帮助开发了Manchester计算机,并对数学生物学产生了兴趣。他撰写了一篇关于形态发生化学基础的论文,并预测了振荡化学反应,如Belousov–Zhabotinsky反应,该反应在1960年代首次被观察到。
Turing在1952年因同性恋行为被起诉;1885年的Labouchere修正案规定"严重猥亵"在英国是刑事犯罪。他接受了用DES进行的化学阉割治疗,作为监禁的替代方案。Turing于1954年去世,距离他42岁生日还有16天,死于氰化物中毒。验尸官判定他的死亡为自杀,但有人指出已知的证据也与意外中毒相符。
2009年,在互联网运动的推动下,英国首相Gordon Brown代表英国政府发表了官方公开道歉,为"他遭受的可怕待遇"致歉。伊丽莎白二世女王在2013年向Turing颁发了死后赦免。"Alan Turing法"现在是2017年英国法律的非正式术语,该法律对历史上因禁止同性恋行为而受到警告或定罪的男性进行了追溯赦免。
早期生活和教育
家庭
Turing出生于伦敦Maida Vale,当时他的父亲Julius Mathison Turing(1873–1947)正在休假,他在印度文官服务(ICS)担任Chatrapur职位,当时在Madras Presidency,现在在印度的Odisha州。Turing的父亲是一位牧师John Robert Turing牧师的儿子,来自一个苏格兰商人家族,该家族曾驻扎在荷兰,包括一位准男爵。Turing的母亲(Julius的妻子)是Ethel Sara Turing(娘家姓Stoney)(1881–1976),是Madras铁路总工程师Edward Waller Stoney的女儿。Stoney家族是来自Tipperary郡和Longford郡的新教盎格鲁-爱尔兰贵族家族,而Ethel本人在Clare郡度过了她童年的大部分时光。
Julius与ICS的工作使这个家族来到了英属印度,他的祖父曾是孟加拉军队的一名将军。然而,Julius和Ethel都希望他们的孩子在英国长大,所以他们搬到了伦敦Maida Vale,Alan Turing在1912年6月23日出生在那里,这是由其出生地房屋外的蓝色牌匾记录的,后来成为了Colonnade酒店。Turing有一个年长的哥哥John,他是Turing准男爵(第12代)Sir John Dermot Turing的父亲。
Turing父亲的文官委托在Turing的童年期间仍然有效,在此期间,他的父母在英国的Hastings和印度之间往返旅行,将他们的两个儿子留在一对退役军人夫妇家里。在Hastings,Turing住在Baston Lodge(Upper Maze Hill, St Leonards-on-Sea),现在有蓝色牌匾标记。该牌匾在2012年6月23日(Turing诞辰100周年)揭幕。
Turing很早就表现出了他后来杰出展现的天才迹象。他的父母在1927年在Guildford购买了一所房子,Turing在学校假期期间住在那里。该地点也标有蓝色牌匾。
学校
Turing的父母在他六岁时将他送入St Michael's,这是St Leonards-on-Sea Charles Road 20号的一所日制学校。女校长很早就认识到他的才华,他随后的许多教师也是如此。
从1922年1月到1926年,Turing在Hazelhurst预备学校接受教育,这是一所位于Sussex(现East Sussex)Frant村的独立学校。1926年,13岁的他进入Sherborne School,这是一所位于Dorset郡Sherborne镇的寄宿独立学校,他在Westcott House住宿。学期的第一天恰好与1926年英国大罢工重合,但Turing决心参加,他从Southampton独自骑自行车走了60英里(97公里)到Sherborne,在一家客栈过夜。
我们只能看到前方很短的距离,但我们可以看到那里有很多需要做的事情。
Turing对数学和科学的天然倾向没有获得Sherborne的一些教师的尊重,这些教师对教育的定义更强调经典学科。他的校长写信给他的父母说:"我希望他不会陷入两难之地。如果他要在公立学校继续就读,他必须致力于接受教育。如果他只想成为科学专家,那他在公立学校浪费时间"。尽管如此,Turing在他热爱的研究中继续表现出非凡的能力,在1927年解决高级问题,甚至没有学过基本微积分。1928年,16岁的Turing接触到了Albert Einstein的著作;他不仅理解了它,而且有可能他从一篇从未明确表述过这一点的文本中推导出了Einstein对Newton运动定律的质疑。
Christopher Morcom
在Sherborne,Turing与同学Christopher Collan Morb(1911年7月13日-1930年2月13日)建立了重要的友谊,他被称为Turing的"初恋"。他们的关系为Turing未来的努力提供了灵感,但这段关系因Morb在1930年2月因牛结核病并发症而中断,该病是在多年前饮用被感染的牛奶后感染的。
这一事件对Turing造成了巨大的悲痛。他通过在他与Morb共同分享的科学和数学课题上更加努力地工作来处理他的悲痛。在给Morb的母亲Frances Isobel Morb(娘家姓Swan)的一封信中,Turing写道:
我确信我找不到任何其他地方的同伴既如此聪慧又如此迷人和谦逊。我认为我对工作的兴趣,以及对天文学等事物的兴趣(他向我介绍的)是应该与他分享的,我认为他对我也有一点相同的感受...我知道我必须投入尽可能多的精力(如果不是更多的兴趣)到我的工作中,就像他还活着一样,因为那是他希望我做的。
在Morb去世后,Turing与Morb母亲的关系继续了很长时间,她向Turing寄送礼物,他则寄送信件,通常在Morb的生日。在Morb去世三周年纪念日(1933年2月13日)前一天,他写信给Morb夫人:
我想你在收到这封信时会想起Chris。我也会,这封信只是告诉你,我明天会想起Chris和你。我确信他现在和他在这里时一样快乐。你亲爱的Alan。
有人推测Morb的死亡是Turing无神论和唯物主义的原因。显然,在他生活的这一阶段,他仍然相信诸如精神这样的概念,独立于身体并在死后存活。在后来的另一封信中,也是写给Morb母亲的,Turing写道:
就个人而言,我相信精神确实与物质永恒相连,但肯定不是通过同样的身体方式...至于精神和身体之间的实际联系,我认为身体可以保持"精神",当身体活着和清醒时,两者紧密相连。当身体睡着时,我无法猜测会发生什么,但当身体死亡时,身体的"机制"(保持精神)消失了,精神很快就会找到一个新的身体,也许立即。
大学和可计算性研究
在Sherborne之后,Turing从1931年到1934年在Cambridge的King's College作为本科生学习,他获得了数学一级荣誉学位。1935年,22岁的他因证明中心极限定理的论文而被选为King's College的研究员。委员会不知道的是,该定理已在1922年由Jarl Waldemar Lindeberg证明过。该学院的蓝色牌匾在他诞辰100周年纪念日(2012年6月23日)揭幕,现在安装在学院Keynes Building的King's Parade。
1936年,Turing发表了他的论文《论可计算数,兼论Entscheidungsproblem的应用》。它发表在伦敦数学学会杂志的《论文集》中,分为两部分,第一部分于11月30日发表,第二部分于12月23日发表。在这篇论文中,Turing用后来被称为Turing机的形式化和简单的假设设备取代了Gödel的通用算术形式语言,重新阐述了Kurt Gödel 1931年关于证明和计算限制的结果。Entscheidungsproblem(判定问题)最初由德国数学家David Hilbert在1928年提出。Turing证明了他的"通用计算机"如果能表示为算法,就能够执行任何可以想象的数学计算。他进一步证明了判定问题没有解决方案,首先证明了Turing机的停止问题是不可判定的:不可能用算法判定Turing机是否会停止。这篇论文被称为"迄今为止最具影响力的数学论文"。
尽管Turing的证明在Alonzo Church使用他的lambda演算的同等证明之后不久发表,但Turing的方法比Church的更容易获得和直观。它还包含了一个"通用机"的概念,现在被称为通用Turing机,其想法是这样的机器可以执行任何其他计算机的任务,就像Church的lambda演算一样。根据Church–Turing论题,Turing机和lambda演算能够计算任何可计算的东西。John von Neumann承认现代计算机的中心概念来自于Turing的论文。时至今日,Turing机仍然是计算理论研究的中心对象。
从1936年9月到1938年7月,Turing将大部分时间花在Princeton University在Church的指导下学习,第二年作为Jane Eliza Procter访问研究员。除了他的纯数学工作外,他还学习了密码学,并构建了一个电机械二进制乘法器的四个阶段中的三个。1938年6月,他从Princeton数学系获得了博士学位;他的论文《基于序数的逻辑系统》引入了序数逻辑的概念和相对计算的概念,其中Turing机通过所谓的预言器进行扩充,允许研究无法通过Turing机解决的问题。John von Neumann想聘请他作为博士后助手,但他回到了英国。
职业生涯和研究
当Turing返回Cambridge时,他在1939年参加了Ludwig Wittgenstein关于数学基础的讲座。这些讲座已根据学生的笔记逐字重建,包括Turing和其他学生的插话。Turing和Wittgenstein进行了争论和不同意见,Turing为形式主义辩护,而Wittgenstein提出了他的观点,即数学不是发现绝对真理,而是发明它们。
密码分析
在第二次世界大战期间,Turing是Bletchley Park破译德国密码的主要参与者。历史学家和战时密码破译者Asa Briggs曾说:"你需要前
