计算机之父图灵：当一个天才，有多难？

他的一生充满高光：是计算机科学之父、人工智能的开山鼻祖；他破解了德军的终极密码，让二战提前两年结束，拯救了上千万人的生命。

他的一生结于悲剧：由于自己的同性恋身份，触碰了英国保守社会的禁忌，因此被实施了化学阉割，最终氰化物中毒身亡。

去世后，他仍在影响世界：去世55年后，英国政府三次向他道歉，大赦他的罪名，把他印在最大面额的纸币上，也让其他LGBT人士获得了应有的社会地位。

他就是艾伦·图灵。

今年是图灵诞辰110周年，或许我们每个人都有必要知道，这个英年早逝的天才如何不止一次改变了人类历史的发展轨迹。今天的文章，我们就来聊聊图灵充满黑色幽默的人生。

图灵最喜欢的作家是托尔斯泰，不妨改一句托尔斯泰的话形容图灵：天才都是相似的，而普通人各有各的普通。1912年6月23日，图灵出生在英国伦敦，和其他天才故事一样老套，图灵就是一个平平无奇的天才少年，他从小就展示出了对数学和科学的浓厚兴趣和天赋：15岁，在我们还在学小车和小球的受力分析的时候，图灵就能看懂爱因斯坦的相对论。为了帮助母亲理解，他还把要点提取出来写成了一本小册子。

长者说过，当我们回顾一个人的命运，除了他的自我奋斗，也要考虑到历史的进程。图灵的一生，就伴随着英国这个曾经的日不落帝国，从兴极一时到走向衰落的全过程。

在图灵的少年时代，大英帝国仍在最后的辉煌。图灵的爷爷是个牧师，毕业于剑桥大学；父亲是工作在印度殖民地的公务员，毕业于牛津大学。对于这种见过世面，但并没完成阶级跃迁，家境并不富裕、但也还过得去的「下中产阶级」家庭，在当时的时代背景下，后代继续从事军人、牧师、医生等职业才是主流社会的选择，而不是科学家。

和其他同阶级的孩子一样，图灵进入了有着一千多年历史的Sherborne公学，但学校里更重视的课程是拉丁语和希腊语，像图灵感兴趣并擅长的科学和数学并不受待见。就像Sheldon说「地理并不是真正的科学」一样，当时的公学校长也曾经赤果果的鄙视过科学。并曾说如果想当科学家，那么上公学就是一种浪费。图灵的宗教课老师也说，图灵写的代数和方程是他见过最恶心的东西。

Sherborne公学

这里简单给大家科普一下英国的教育，所谓的公学，英文叫public school，并不是公立学校，而是私立学校。我们知道一般私立学校都很贵，但公学也不是有钱就能上的：它的入学标准首先就是家庭背景，也就是这个学生是否来自贵族或者中产阶级家庭，或者之前的家庭成员是否有这个学校毕业的校友。

很多人觉得国外的教育推崇简单快乐，没有压力和内卷，这其实是片面的。公学就是英国精英教育的典型代表，不仅学业压力巨大，还要求学生在体育艺术上有很高的造诣，因为这些学生、家长和学校最大的目标就是上牛津剑桥，然后进一步巩固他们的阶级和精英圈子。

直到现在英国也仍然有着很多公学，比如最有名的伊顿公学，就是威廉王子和哈里王子的母校，还有一些很有名的公学，比如哈罗公学、温彻斯特公学等等。这些公学几乎全部都是男校，没有女生，而图灵也在这里遇到了第一个改变他人生轨迹的男生：克里斯托弗·莫克姆。

来自电影：模仿游戏

克里斯是那种别人家的孩子，品学兼优，德智体美全面发展。但和其他人不一样的是，他和图灵有着共同的爱好：数学和科学，他们估计也是整个公学里唯二的对化学实验和量子物理感兴趣的人。他比图灵大一级，所以早一年获得了剑桥大学的录取。这也激励着图灵以剑桥为目标，不断改变自己，从一个老师眼中的怪胎，蜕变成了获奖无数的全优生，在体育上也突飞猛进，长跑也成了他一生的爱好。

不过悲剧的是，改变图灵人生的克里斯，在离开公学后不久就因结核病去世，两人最终也没能在剑桥相见。

1931年，图灵如愿进入剑桥大学国王学院，学习他最擅长的数学专业。22岁，他从一个讲座内容里提炼出来一个数学问题，并且自己完成了证明。而他证明的这个问题，其实就是现代概率论里最重要的中心极限定理的一部分。只不过这个部分在十几年前就有其他数学家证明过了，而图灵并不知道。

这篇论文让图灵证明了自己，也帮他获得了国王学院的研究奖金，每年300英镑包吃住，为期三年。这大概相当于现在的20000镑，16万人民币左右。虽然并不是巨款，但正是有了这笔钱的支持，图灵做出了一个改变人类文明发展的工作：图灵机。

事实上，图灵机只是图灵做研究的一个副产品。他真正的课题，叫《论可计算数及其在判定问题上的应用》。不要问我这是什么意思，因为我也不知道，不过这不重要。重要的是，图灵在研究这个课题的时候，提出了一种名叫「计算机」的东西，英文叫Computing Machine。它并不是一个真正的机器，而是一个抽象的数学概念。但它非常强大，可以模拟任何复杂的算法，是后来我们现在用的所有计算机的理想模型。后来人们为了纪念图灵，也把这个机器叫做图灵机。

尽管图灵机如此强大，但它的结构其实非常简单，就是一个画着格子的纸带、可以左右移动，以及一个能够读写纸带的探头，仅此而已。图灵机可以执行一系列指令，比如在纸带的某个格子上写0、1，或者根据当前格子的值、把纸带移动到另外一个格子，等等。这其实就对应着计算机的程序读写、状态的判断和跳转这些基本操作。而它的本质其实就是在模拟人类在做计算的时候的操作，只不过把这些操作细分成了最简单的读写和判断。

图灵机模型

图灵机的出现，为现代计算机提供了理论基础。它可以把任何复杂问题拆解成简单问题，并且一步一步完成，这个就是算法。每一步的控制需要一定的原则，这个就是软件程序和编程语言。而对纸带进行读写和移动的探头，就是计算机的硬件。

在图灵机模型的基础上，美国大科学家冯诺依曼后来提出了经典的冯诺依曼架构，并由此开始了现代计算机的发展之路。因此也有人说，图灵机是现代计算机的灵魂，冯诺依曼架构是这个灵魂的载体和实现。

要知道，图灵在提出这些理论的时候，只有24岁。两年后他在普林斯顿大学拿到博士学位，冯诺依曼还邀请他留下来做自己的博士后，图灵十动然拒，还是选择回到了英国。很难想象，如果两位大神并肩合作，世界又会发生怎样的变化，或许人类移民火星、冲出太阳系的理想早就完成了吧。

这个精彩的故事，要从图灵回国第二年开始说起。二战爆发后，他被招募进体制内，秘密从事纳粹德国的密码破译工作。

德军之所以在战争初期所向披靡，除了在陆地上横扫欧洲的闪电战之外，在大西洋里像幽灵一样神出鬼没的潜艇也让盟军头疼不已。希特勒上台之后，就大力发展海军，特别是秘密进行先进潜艇的研发，最终设计出U型潜艇，外号为海狼。

海狼最大的特点就是阴，它会悄悄的出现并攻击，像狼从暗处猛地扑出来。德国海军总司令邓尼茨还设计出了更阴的狼群战术，也就是用很多艘潜艇像狼群一样冲向对手，用鱼雷撕碎一切，然后四散消失。通过狼群战术，德国几乎把持了整个大西洋，击沉了盟军的两千多艘舰船。

德国潜艇之所以如此肆无忌惮，很大原因就是他们之间的通信经过了特殊加密。更嚣张的是，这些情报都通过普通的无线电进行发送和接受，英国和盟军都能收到，但就是破解不了这些加密的信息，所以只能眼睁睁的看着自己的运输船和军舰被狼群狂轰滥炸。

德军用的加密方式，是一种名恩尼格玛Enigma的机器，这个机器本身就像一台打字机，本质就是电线、开关和灯泡，按下一个字母的按键，一个字母的灯泡就会亮。只不过这个机器能改变电线的连接，让按下A键的时候，别的灯会点亮，输入一段Hello World，输出就是一行乱码，这就是信息的加密。对方接收到乱码之后，按相同的机器配置输入乱码，就会得到Hello World，也就是我们传输的信息，这就是信息的解密。

Enigma机

事实上，在战争之前，Enigma机就已经被用在很多银行或者民用通信这些需要加密的领域了。但德国海军把它做了亿点点改装，让它所有可能的组合数增加到158,962,555,217,826,360,000种。如果用暴力破解的方法，破解一段信息，即使用现在的计算机也要跑一年。

更让人绝望的是，德军每天都会更换Enigma机的配置，从而生成新的密码。所以就算前一天走大运破解了密码，第二天就要少侠重新来过。正因为Enigma机的变态加密能力，它也被德国称为战争的终极武器。

不出意外，解密的重担就落在了图灵的身上。虽然从没见过Enigma机，但图灵最擅长的就是把复杂问题进行抽象、化简和优化。他立刻意识到靠暴力破解是不靠谱的，必须要找Enigma机的弱点，结果真的找到了Enigma机的两个致命弱点：

第一个是，一个字母加密后的结果绝对不会是它本身；第二个是，严谨到死板的德军每天都会在固定时间发送一些固定的内容，比如每天早晨的第一封情报会有当天的天气，所以大概率会包含「天气」这个词。

这两个弱点就给破译提供了一个很好的起点，我们可以拿天气这个单词和某一段情报进行逐字对比，由于一个字母加密后绝对不会是本身，就大概率可以找到一段加密后的情报，它里面每个字母和天气这个单词的字母都不一样，那么它就有可能是天气加密后的文字。然后用这个再去反推当天Enigma的配置，以及其他字母加密后究竟是什么。这就比简单的暴力试错要强很多了。

为了得到这些关键的词，英国也会钓鱼执法。比如故意在某个地方布雷，当地的德军就会立即请求派工兵来扫雷。这样，在来往电文中就一定会包含“地雷”这个关键词。

不过就算找到了致命弱点，破解的计算量也仍然非常大。于是图灵和他的同事们还做了两个重要的优化：一个就是对推理过程的优化，另外一个就是对计算算力的优化。是不是听起来就已经有点人工智能的味儿了。

推理过程的优化是指，在反推的过程中会做很多假设，比如假设A加密后是E，B加密后是F，然后去用它验证其他字母的加密。这就像做数学证明题的时候用到的反证法，为了证明结论会做一些假设条件，但一旦发现矛盾，就说明假设是错误的，而且中间得到的其他结论也都是错误的。这就迅速排除了大量的错误答案，从而节省了大量的时间。

对算力的优化，就是把整个计算过程并行化了。图灵以彼之道还施彼身，用机器对抗机器。他发明了一个名叫炸弹的机器，可以同时去计算Enigma机的各种不同的可能。如果算力不够，直接增加新的炸弹机就可以了。

到二战结束的时候，英国的炸弹机数量已经超过了两百台，每台机器宽三米、高两米，重2.5吨。他们可以在50秒之内就完成Enigma的破译。后来德国海军感觉不对，还增加了Enigma的难度，但炸弹机在20分钟之内仍然可以轻松搞定。

在二战中，“炸弹”机破译了德军90%以上的电文，让盟军获得了情报的绝对主动权，当然也瓦解了德国海军的狼群战术。有人说，正是因为图灵的工作，让二战提前两年结束，也拯救了几千万人的生命。

但即便做出了如此巨大的贡献，图灵和所有从事解密工作的人，对于外界而言都是隐形的。没人知道他们的存在，没人知道他们做的工作和贡献。他们所有人都被要求，对这段经历要终生保持缄默，甚至那几百台巨大的炸弹机，在战争结束后也都被解体、销毁，仿佛从来没有在世间存在过。

老兵不死，只是慢慢凋零。

战争结束后，图灵没有回剑桥大学，而是先后去了英国国家物理实验室和曼彻斯特大学，继续从事计算机的设计和制造。不过在这个过程中，图灵真正感兴趣的，是对于计算机智能的思考。

比如，计算机虽然在执行人们设置好的指令，但它能否在这个过程中自己学习或者悟到新的知识？如果机器能自己学习，是否代表机器拥有了智能？

1950年，图灵在《思维》杂志上发表了一篇名垂青史的论文《计算机器与智能》。论文的第一句是：我提议考虑这个问题，机器能思考吗？

如果把视角拉回到现在，这个问题仍然是众多人工智能学家在努力尝试解决和回答的。正是这个简单的哲学问题，引领了过去70年间人工智能学科的发展。

对于图灵本人来说，他并没有直接给出答案，而是给出了判断答案是否正确的方法，用论文里的话，叫做模仿游戏（imitation game）。这个游戏更多人耳熟能详的名字，叫图灵测试。

图灵测试的本质非常简单，就是机器和人隔空交流，看人能否判断和自己对话的究竟是另一个人还是机器。双兔傍地走，安能辨我是雄雌。

图灵测试最大的意义，就是把「思考」这个看不见摸不着的事情，用游戏的方式进行了具象和量化，并赋予了判断的标准。但是，有不少人认为这个标准未免太过主观，也太以人类的意志为转移了，人类就仿佛是上帝，说的话就是真理和标准。不过即便如此，图灵测试仍然是人工智能领域最重要的基础性理论之一，也仍然有无数公司在尝试通过图灵测试。

就在图灵测试发表之后的第二年，图灵的住宅遭到入室盗窃，小偷很快被抓住，但警方发现小偷是一个名叫阿诺德·莫瑞的人的狐朋狗友，而这位阿诺德，和图灵似乎有着特殊关系。

当警方请图灵协助调查的时候，图灵一五一十地介绍了他和阿诺德的同性生活，包括其中大量的不可描述的细节，并且还帮警察写了一份像散文一样流畅的调查报告。这让警察大受震撼，用他们的原话，就是从来没见过如此厚颜无耻之人。甚至连小偷也反咬一口，说因为图灵是性侵犯者，所以自己偷图灵家并不违法。

事实上，只要当时图灵一口咬定自己并不是同性恋，警察也并没有真凭实据。或者这件事情发生在今天的腐国，也是稀松平常的事情，甚至会因为政治正确对小偷从严判决。但图灵或许真的太过于超前自己的时代，至少在当年极度保守的英国，图灵用自己的供词把自己推向了深渊。

图灵最终从原告变成了被告，并被判违反了1885年刑法修正案第11条「严重猥亵罪」。这条罪名专门针对男性之间的身体接触，不论年龄、地位、场合。图灵曾经天真地以为自己是国家的英雄，是英国20世纪最伟大的天才，他的全盘托出应该能推动英国社会对同性恋的关注和理解，并带来法律和文化的进步。他也觉得自己应该能够享受特权，不被世俗和传统所约束。

但他忘了，所有的改变，都需要时间。文化与传统的改变，需要更长的时间。丘吉尔在二战后都会被赶下台，更何况是一个没人知道他干过什么的解谜大师呢？

最终图灵放弃无罪辩护，改为有罪辩护。公审后他被给到两个选择，坐牢或者化学阉割，也就是注射雌性激素。坐牢丧失工作和思考的自由，而所谓的「治疗」会让他丧失情感的能力。在理性和感性的抉择中，图灵选择保留理性，接受化学阉割。

两年后，1954年6月8日，图灵没有像往常周二一样去大学使用计算机。他被发现躺在家里的床上，死于氰化物中毒。它的床边有一个咬过一口的苹果，房间里有一个果酱罐子，里面装满了氰化钾。

图灵为什么要自杀？并没有人能给出答案。他当时已经结束了雌性激素的注射，也在曼彻斯特大学重新获得了终身教授的职位，可以从事任何想做的研究，甚至刚刚才和管家签订合同，约定每年涨薪10英镑。事实上，图灵究竟是否死于自杀也疑点重重，因为并没有人检测那个咬了一口的苹果，是否含有氰化钾。

图灵这个热爱模仿游戏的解谜者，把自己的死也做成了一个谜。

1966年，以他名字命名的图灵奖设立，时至今日，图灵奖是计算机界最崇高的奖项，这也是学界对图灵最大的尊重。2009年，英国首相戈登布朗代表政府向图灵道歉，他说英国对图灵亏欠了太多。2013年圣诞前夜，英国女王伊丽莎白二世宣布赦免图灵的罪名。2017年，艾伦图灵法案生效，超过49000名同性恋者被赦免。2021年6月23日，图灵的109年诞辰，英国发行了新版最大面值的50英镑纸币，正面是女王，背面是图灵。

英国也树立起很多他的纪念碑，其中在曼彻斯特一个公园里的纪念碑上写着：

除了这些光环和名号之外，图灵其实是个拧巴的人。

他是个不世出的天才，在学术思维上天马行空，却在日常生活里幼稚的像个孩子。他能破译敌人最难的密码，却看不懂普通人最简单的心机。他享受一览众山小的孤独，却又渴望同是天涯沦落人的陪伴。他是坚定的唯物主义者，但却从自己的感知出发制定游戏规则。他想用数学和理性去衡量整个世界，但殊不知，社会问题或许就根本无法用实验和方程去解决。

因为他忽视了一个最重要的因素：人性。

就像《艾伦图灵传：如谜的解谜者》里写的那样：

（注：本文不代表老石任职单位的观点。）