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阿兰·图灵:人工智能与计算机教学研究成果

【摘要】:此时旅居美国的图灵回到自己的祖国,在英国外交部通信部门工作,做战时公务员,主要负责破译密码的研究工作。战后,图灵被授予帝国勋章。至于图灵如何破译“谜”的,由于英国政府严格的保密法令,一直没有公之于世。这就是电脑史上与“冯·诺依曼机”齐名的“图灵机”。图灵的这一思想实际上奠定了现代计算机的基础。冯·诺依曼后来一再强调,他的“存储程序”思想主要来自图灵。

令人感兴趣的是,根据20世纪70年代才透露出来的英国政府的绝密文件,世界上最早投入使用的计算机很可能不是ENIAC,而是与英国数学图灵(Alan Truing)有关的另外一台机器。

第二次世界大战爆发后,英国军事情报部门对纳粹德国的“谜”一筹莫展。“谜”(Enigma)是一种密码电报机,由德国人在第一次世界大战和第二次世界大战之间研制成功。“谜”能把日常语言变为代码,通过无线电或电话线路秘密传送。它是一个木箱子,配有一台打字机,箱上有26个闪烁不停的小灯泡,与打字机键盘的助个字母相对应。“谜”的设计无懈可击,有一套极精密的解码设置,非一般的电报密码所能比拟,因此有“谜”的称号。

此时旅居美国的图灵回到自己的祖国,在英国外交部通信部门工作,做战时公务员,主要负责破译密码的研究工作。他果然不负众望,成功破译了“谜”。战争期间,法西斯德国的轰炸机一批接一批飞越英吉利海峡,对英国的伦敦和其他城市实施狂轰滥炸。可是,德国的飞行员不止一次地发现,他们所轰炸的目标早已经撤退一空,而英国隐蔽的高射炮群已经把炮口对准了他们的机身。德国军队员高统帅部怀疑,一定有英国的高级间谍潜入德军大本营,盗取了他们的通信密码,万万没有想到这个“高级间谍”却是一位待在英国本土的数学家。图灵发明了一台有1500个电子管的密码破译机,而德国人还蒙在鼓里,以为他们的“谜”能一直“谜”下去,照用不误。人们认为,很可能这台破译机才是世界上最早的计算机。战后,图灵被授予帝国勋章。至于图灵如何破译“谜”的,由于英国政府严格的保密法令,一直没有公之于世。所以,图灵破译“谜”也成了一个“谜”。(www.chuimin.cn)

图灵是位天才,他16岁时开始研究爱因斯坦相对论。1931年进入剑桥大学,开始研究量子力学、概率论逻辑学。这一逻辑学不是哲学史上的逻辑学,而是由剑桥大学的怀特海和罗素创立的数理逻辑。图灵在数理逻辑大本营的剑桥大学提出一个设想:能否有这样一台机器,通过某种一般的机械步骤,能在原则上一个接一个地解决所有的数学问题。1936年,图灵发表一篇著名的论文《论数字计算在判决难题中的应用》。他提出了一种十分简单但运算能力极强的理想计算装置,用它来计算所有能想象得到的可计算函数。它由一个控制器和一根假设两端无界的工作带组成。工作带起存储器的作用,被换分为大小相同的方格,每一格上可书写一个给定字母表上的符号。控制器可以在带上左右移动,控制带有一个读写头,读写头可以读出控制器访问的格子上的符号,也能改写和抹去这一符号。这一装置只是一种理想的计算模型,或者说是一种理想中的计算机。这就是电脑史上与“冯·诺依曼机”齐名的“图灵机”。

“图灵机”不是一种工具的机器,而是一种思想模型,由三部分组成:一条带子、一读写头和一个控制装置,能计算出任何给定的计算,也能执行任何可能的任务。图灵的这一思想实际上奠定了现代计算机的基础。电脑事实上就是用相应的程序来完成任何设定好的任务。同年,图灵赴美,在普林斯顿高等研究院进修,遇见了冯·诺依曼,后者对他的论文非常赞赏。冯·诺依曼后来一再强调,他的“存储程序”思想主要来自图灵。正如飞机的真正成功得力于空气动力学一样,计算机由模拟计算向数字计算的飞跃中,图灵的理论起了至关重要的作用。