第二次世界大战期间图灵负责破译哪个国家的密码 (图灵机破解现在的密码)
第二次世界大战期间图灵负责破译哪个国家的密码 (图灵机破解现在的密码)
第二次世界大战期间图灵负责破译德国的密码，图灵是英国著名的数学家和逻辑学家，被称为计算机科学之父、人工智能之父，是计算机逻辑的奠基者，提出了“图灵机”和“图灵测试”等重要概念。曾协助英国军方破解德国的著名密码系统“谜”(Enigma)，帮助盟军取得了二战的胜利
阿兰·麦席森·图灵（Alan Mathison Turing，1912.6.23—1954.6.7），英国数学家、逻辑学家，被称为人工智能之父。 1931年图灵进入剑桥大学国王学院，毕业后到美国普林斯顿大学攻读博士学位，二战爆发后回到剑桥，后曾协助军方破解德国的著名密码系统Enigma，帮助盟军取得了二战的胜利。 阿兰·麦席森·图灵，1912年生于英国伦敦，1954年死于英国的曼彻斯特，他是计算机逻辑的奠基者，许多人工智能的重要方法也源自于这位伟大的科学家。他对计算机的重要贡献在于他提出的有限状态自动机也就是图灵机的概念，对于人工智能，它提出了重要的衡量标准“图灵测试”，如果有机器能够通过图灵测试，那他就是一个完全意义上的智能机，和人没有区别了。他杰出的贡献使他成为计算机界的第一人，现在人们为了纪念这位伟大的科学家将计算机界的最高奖定名为“图灵奖”。上中学时，他在科学方面的才能就已经显示出来，这种才能仅仅限于非文科的学科上，他的导师希望这位聪明的孩子也能够在历史和文学上有所成就，但是都没有太大的建树。少年图灵感兴趣的是数学等学科。在加拿大他开始了他的职业数学生涯，在大学期间这位学生似乎对前人现成的理论并不感兴趣，什么东西都要自己来一次。大学毕业后，他前往美国普林斯顿大学也正是在那里，他制造出了以后称之为图灵机的东西。图灵机被公认为现代计算机的原型，这台机器可以读入一系列的零和一，这些数字代表了解决某一问题所需要的步骤，按这个步骤走下去，就可以解决某一特定的问题。这种观念在当时是具有革命性意义的，因为即使在50年代的时候，大部分的计算机还只能解决某一特定问题，不是通用的，而图灵机从理论上却是通用机。在图灵看来，这台机器只用保留一些最简单的指令，一个复杂的工作只用把它分解为这几个最简单的操作就可以实现了，在当时他能够具有这样的思想确实是很了不起的。他相信有一个算法可以解决大部分问题，而困难的部分则是如何确定最简单的指令集，怎么样的指令集才是最少的，而且又能顶用，还有一个难点是如何将复杂问题分解为这些指令的问题。 1936年，图灵向伦敦权威的数学杂志投了一篇论文，题为“论数字计算在决断难题中的应用”。在这篇开创性的论文中，图灵给“可计算性”下了一个严格的数学定义，并提出著名的“图灵机”(Turing Machine)的设想。“图灵机”不是一种具体的机器，而是一种思想模型，可制造一种十分简单但运算能力极强的计算装置，用来计算所有能想象得到的可计算函数。“图灵机”与“冯·诺伊曼机”齐名，被永远载入计算机的发展史中。1950年10月，图灵又发表了另一篇题为“机器能思考吗”的论文，成为划时代之作。也正是这篇文章，为图灵赢得了“人工智能之父”的桂冠。
CCCF第7期专题邀请了相关领域的6位专家学者深入探讨图灵对密码学发展的深远影响和密码学的前沿进展，涵盖了密码设计与密码分析这两个密码学的组成部分，同时兼顾了广度与深度。各专题文章原文详见CCF数字图书馆。
关键词： 密码学 图灵 网络空间安全 信息安全
从早期作为一种实用性技术，到今天发展为一门严谨的学科，密码学的发展史汇聚了人类文明的聪明才智。围绕着如何使用密码实现安全和隐私保护与如何安全地使用密码这两个本质问题，密码的设计与分析相互依存，相互促进，处在不断的博弈中，这使得密码的研究得到了持续的发展。
在发展过程中，计算机科学之父艾伦·图灵(Alan M. Turing)做出了多方面本质的贡献，对密码学的成熟产生了深远的影响。首先，在密码安全定义建模方面，图灵的可计算性理论及其发明的（通用）图灵机起着重要的作用。例如，我们知道在现代密码中，设计者首先需要证明其提出的密码算法或者协议可以抵御所有的已知和未知的攻击。然而，有很多密码算法或者协议无法证明自己是安全的，但也无法找到安全漏洞。在这种情况下，是设计者没有找到正确的证明方法呢？还是这个密码算法或者协议本身就不可能被证明呢？图灵奠基的可证明性理论对这些问题给出了答案，那就是很多我们无法证实或者证伪的密码算法或者协议，并不是由于设计者缺少正确的证明方法，而是这个密码算法或者协议本身就不可能在有限步骤内被证明。这就要求设计者不断地对其密码算法或者协议进行修改，使得其能被证明。此外，图灵发明的（通用）图灵机也被广泛应用于密码算法或协议敌手模型中对敌手的建模，使对敌手的运算时间约束可以转化成对于算法的计算步骤限制。目前被密码学界广泛接纳的通用可组合安全模型(universal composability)就是通过多项式时间通用图灵机来模拟敌手的。
本期专题邀请了相关领域的专家学者深入探讨图灵对密码学发展的深远影响和密码学的前沿进展，共组织了六篇文章，涵盖了密码设计与密码分析这两个密码学的组成部分，同时兼顾了广度与深度。
第一篇文章是由英国兰卡斯特大学助理教授张秉晟和浙江大学研究员秦湛联合撰写的《通用图灵机及其对现代密码安全建模的影响》，以（通用）图灵机的计算理论为切入点，深入浅出地分析（通用）图灵机对密码学基本算法工具的安全定义和对密码协议的安全性建模产生的深远影响。作者介绍了密码学中的加密算法是如何从AES时代逐渐演化到现在的可证明安全定义以及（通用）图灵机在其中起到的作用。另外，作者还梳理了密码协议，例如安全多方计算的安全性建模和定义是如何通过几十年的研究探讨演化到如今的通用可组合安全模型，重点解析了交互式图灵机对整个通用可组合安全模型构架的奠基作用。
第二篇文章是由山东大学教授王美琴等撰写的《从图灵破解Enigma到现代密码分析》，介绍了Enigma密码机的工作原理和图灵对Engima密码机的破解，并且解析了Enigma密码机的破解对现代密码分析的影响。作者还以针对哈希函数的破解实例来呈现现代密码分析对安全密码算法设计的重要性。
第三篇文章是由中国科学院信息工程研究所研究员胡磊和副研究员宋凌撰写的《密码杂凑函数的回顾与进展》，介绍了用于实现密码学研究中的完整性和认证性的一类关键密码学函数——密码杂凑函数（又称哈希函数、散列函数等）。作者阐述了密码杂凑函数的性质及其具体应用，梳理了密码杂凑函数的发展脉络，总结了密码分析对密码杂凑函数标准化的影响，并具体介绍美国国家标准与技术研究院(NIST)杂凑函数标准SHA-3及其最新分析进展。
第四篇文章是由香港城市大学副教授王聪和武汉大学教授王骞等联合撰写的《安全多方计算理论与实践》，从理论和实践的双重角度对安全多方计算进行深入的解析。作者从生动的现实问题入手，介绍了安全多方计算的系统模型、安全模型以及理论上的普适性解决方案。同时，文章还梳理了安全多方计算在实际应用中的前沿进展，总结了当前安全多方计算应用的现状，指出了未来安全多方计算的研究方向。
第五篇文章是由美国新泽西理工学院助理教授唐强和哥伦比亚大学教授慕梯·杨(Moti Yung)联合撰写的《抗后门的新一代密码学Cliptography研究进展》，对密码学的通用后门攻击Kleptography进行了系统的总结，并且介绍了抗后门密码学Cliptography的前沿进展。作者先阐述了密码学后门背后的科学原理，回答了如何在设计之初就考虑到这种可能的后门攻击问题，进而介绍了抗后门密码学Cliptography如何弥合这个密码学理论设计与实际实现之间的鸿沟，并对新一代密码学理论基础和密码标准提出新的建议。
第六篇文章是由浙江大学副教授张帆、上海交通大学教授谷大武等撰写的《人工智能之于旁路分析》，介绍了人工智能技术在密码旁路分析领域的研究现状，梳理了机器学习算法在旁路分析领域的发展过程，剖析了人工智能技术在密码旁路分析领域取得成果的原因，并指出了将人工智能技术与旁路分析领域结合的研究方向。
希望本专题能鼓舞更多的学者和安全从业人员参与到网络空间安全和信息安全的研究中，设计与分析新密码算法和协议，开拓新的研究方向和领域。
作者介绍
任 奎
CCF专业会员。浙江大学网络空间安全研究中心主任，国家千人计划特聘教授。主要研究方向为数据安全，云安全，人工智能安全，物联网安全等。kuiren@zju.edu.cn
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这几年由于区块链的大热，以太坊独特的solidity语言实现智能合约功能， 图灵完备 这个词走进大家的视线。
没有计算机专业知识的同学其实很难理解这个词的意思，其实计算机专业的同学都没有深入理解图灵机，图灵完备，图灵测试等概念包含的内涵。为了方便理解区块链技术，理解智能合约，笔者准备分几篇文章来带大家从浅入深，一步一步带你深入理解图灵机，相信通过这几篇文章能就能够理解什么是图灵完备。
艾伦·麦席森·图灵（Alan Mathison Turing，1912年6月23日－1954年6月7日），英国数学家、逻辑学家， 被称为计算机科学理论之父，人工智能之父。
1931年，图灵考入剑桥大学国王学院，由于成绩优异而获得数学奖学金。
1936年5月，年仅24岁的图灵发表一篇题为《论数字计算在决断难题中的应用》的论文，论文中提出一种计算装置，后被称为 “图灵机” ，图灵机不是具体的计算机，而是一种计算概念、计算理论。
1938年在普林斯顿获博士学位，其论文题目为“以序数为基础的逻辑系统”，在数理逻辑研究中产生了深远的影响；同年图灵回到英国，在剑桥大学国王学院任研究员。
第二次世界大战期间，1939年图灵到英国外交部通信处从事军事工作，主要是破译敌方密码的工作。由于破译工作的需要，他参与了世界上最早的电子计算机的研制工作。他的工作取得了极好的成就，破译了德国人Enigma密码，于1945年获政府的最高奖——大英帝国荣誉勋章。
1945年，图灵结束了在外交部的工作，他试图恢复战前在理论计算机科学方面的研究，具体研制出新的计算机来。
1950年他发表论文《计算机器与智能》（ Computing Machinery and Intelligence），为后来的人工智能科学提供了开创性的构思。提出著名的 图灵测试 。
1950年，1950年10月，图灵发表论文《机器能思考吗》。这一划时代的作品，使图灵赢得了“人工智能之父”的桂冠。此时，人工智能也进入了实践研制阶段。随着这几年AI技术的不断成熟，人们越来越认识到图灵思想的深刻性：它们至今仍然是人工智能的主要思想之一。
1954年6月7日，年仅41岁的图灵被发现死于家中的床上，床头还放着一个被咬了一口的苹果。这就是现在大名鼎鼎的苹果电脑公司logo的来源。
从图灵的生平中，我们知道，他出生在20世纪初，1912年。
在世界国家格局上，这个时候刚刚爆发第一次世界大战（1913~1921），紧接着1939年至1945年第二次世界大战，大家知道，这两次世界大战倒逼了很多科技的发展，二战期间恰好是图灵青年时代。
在科技文明发展上，由于逻辑的数学化，促使了数理逻辑学科的诞生和发展。但同时这个时期数学上发生了第三次数学危机，具体介绍在下方。图灵在剑桥读大学期间，修读了“数学基础”课程，授课人是纽曼，纽曼整个课程包含对哥德尔不完备性定理的证明和尚未解决的判定性问题。
这些科技事件的背后，其实是人们在认知上，对 可计算性理论 的研究，图灵正是这个问题终结者。
随便提一下，爱因斯坦1905年提出狭义相对论，1927年年仅15岁的图灵为了帮助母亲理解相对论，还写过论文的摘要。
在20世纪以前，人们普遍认为，所有的问题类都是有算法的，人们的计算研究就是找出算法来。1900年，当时著名的大数学家希尔伯特在世纪之交的数学家大会上给国际数学界提出了著名的23个数学问题。
其中第十问题是这样的：
“丢番图方程”指：有一个或者几个变量的整系数方程，它们的求解仅仅在整数范围内进行。
上面这个问题简单点解释是：随便给一个不确定的方程，是否通过有限的步骤运算，判断这个方程是否存在整数解。
这个问题在1970年，苏联一个数学家证明了其实很多数学问题，是没有答案，甚至没有答案的问题比有答案的问题还要多。
这里就提出来了有限的、机械的证明步骤的问题，其实就是算法。但在当时，人们还不知道“算法”是什么。实际上，当时数学领域中已经有很多问题都是跟“算法”密切相关的，因而，科学的 “算法” 定义呼之欲出。之后到了30年代的时候，终于有两个人分别提出了精确定义算法的方法，一个人是图灵，一个人是丘奇。而其中图灵提出来的图灵机模型直观形象。
图灵思考这个问题的方式和常人不一样，在写前面提到的论文《论可计算数及其在判定性问题上的应用》的时候，图灵在思考三个问题
图灵这样的天才考虑问题的认知是高屋建瓴的。
图灵首先考虑的是是否所有数学问题都用解，如果这个问题不解决，辛辛苦苦解题，最后发现无解，一切的努力都是浪费时间和精力。
对于存在答案的数学问题，只有部分是可以在有限步骤内完成，这样把计算机的边界确定下来了。
确定了边界之后，就要设计一种通用、有效、等价的机器，保证可以按照这个方法做事，最后得到答案。而图灵机就是图灵设计出来的这样的一个机器，严格来讲是一种数学模型、计算理论模型。
从图灵机提出到现在已经过去了80多年，今天所有的计算机，包括量子计算机都没有超出图灵机的理论范畴。
第三次数学危机产生于十九世纪末和二十世纪初，当时正是数学空前兴旺发达的时期。首先是逻辑的数学化，促使了数理逻辑这门学科诞生。
早在19世纪末的时候，康托尔为集合论做了奠基性的研究。人们发现，运用集合这个概念可以概括所有的数学，也就是说集合是一切数学的基础。然而就当这座大厦即将完工的时候，一件可怕的事情发生了，罗素提出来的罗素悖论粉碎了数学家的梦想。
关于罗素悖论的一个通俗化版本是：
为什么要第三次数学危机呢？
因为有个很重要的概念： 停机问题 ，停机问题是逻辑数学中可计算性理论中很重要的问题，也是第三次数学危机的解决方案。
停机问题 通俗地说，停机问题就是判断任意一个程序是否能在有限的时间之内结束运行的问题。该问题等价于如下的判定问题：是否存在一个程序P，对于任意输入的程序w，能够判断w会在有限时间内结束或者死循环。
有人猜测图灵机模型是图灵在思考 停机问题 而顺带设计出来的，是很有道理的。
图灵在剑桥大学国王学院期间，研究过一本叫做《量子力学的数学基础》的新书，这本书由年轻的匈牙利数学家约翰·冯·诺依曼所著。图灵意识到计算可以用确定性的机械运动来进行表示。其实我们现在的电子计算机虽然不是我们传统意义上的机械，但是CPU内部的电子运动等价于机械运动。
同时图灵也意识到人的思想、意识来自于量子力学中的测不准原理，这不光是微观世界，同时也是这个宇宙本身的规律。所以图灵意识到计算是确定性的，可判定的，而意识是不定的，不可计算的。
在AI人工智能有巨大发展的今天，很多人担心计算机是否会和人一样有意识，其实图灵在80多年前已经考虑过这个问题了。
前面提到，图灵在1950年写过一篇论文《计算机器与智能》，在这篇论文中，图灵测试一词被提出来：
这个测试有多难？目前我们所有的人工智能都没有完成这个测试。最近2018年3月份的谷歌I/O大会上演示的AI产品，据说“部分通过图灵测试”。这个部分到底有多少也未可知。
从人类科技发展的历史上来看，19世纪末到20世纪中期，是第二次工业革命和第三工业革命过渡的时期。第二次工业革命主要电和磁、内燃机的发明和使用，发展到这个时候科学家对世界的认知越来越多，越来越清晰，物理学和数学等自然科学发展迅速。这个时候的数学家发现很多现象可以用数学模型来表示，从物体的运动到星球的运动、从热能到动能的转换、从电到磁的转换等等。那问题来了是否所有的现象都可以用数学模型来表达呢？真是这个问题，让人们对数学很多根本性问题进行思考和研究。
中国有句古话说：乱世出英雄。在图灵的时代，在科学历史上出了很多的科学英雄，包括爱因斯坦、冯诺依曼、图灵、哥德尔等等，一方面是时代背景使然，一方面真是他们的天赋和努力让以信息化为代表的第三次工业革命的进程大大加快了。
从这些巨匠的思考问题，解决问题的方法和认知来看是超出常人的。从对 可计算性理论 的思考，给了我们很大的启示：
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1936年，图灵向伦敦权威的数学杂志投了一篇论文，题为“论数字计算在决断难题中的应用”。在这篇开创性的论文中,图灵给“可计算性”下了一个严格的数学定义，并提出著名的图灵机"(Turing Machine)的设想。“图灵机”不是一种具体的机器，而是一种思想模型，可制造一种十分简单但运算能力极强的计算装置，用来计算所有能想像得到的可计算函数。"图灵机"与"冯.诺伊曼机" 齐名，被永远载入计算机的发展史中。1950年10月，图灵又发表了另一篇题为"机器能思考吗"的论文,成为划时代之作。也正是这篇文章,为图灵赢得了"人工智能之父"的桂冠。
故事从谜开始
英国现代计算机的起步是从德国的密码电报机——Enigma(谜)开始的,而解开这个谜的不是别人,正是阿兰·图灵,一个在计算机界响当当的人物,可与美国的冯·诺依曼相媲美的电脑天才。在他短暂的生涯中,图灵在量子力学、数理逻辑、生物学、化学方面都有深入的研究,在晚年还开创了一门新学科—— 非线性力学。
图灵英年早逝。在他42年的人生历程中,他的创造力是丰富多彩的,他是天才的数学家和计算机理论专家。24岁提出图灵机理论,31岁参与COLOSSUS的研制,33岁设想仿真系统,35岁提出自动程序设计概念,38岁设计"图灵测验"。这一朵朵灵感浪花无不闪耀着他在计算机发展史上的预见性。特别是在60年代后当然,图灵最高的成就还是在电脑和人工智能方面,他是这一领域开天辟
地的大师。为表彰他的贡献,专门设有一个一年一度的"图灵奖",颁发给最优秀的电脑科学家。这枚奖章就像"诺贝尔奖"一样,为计算机界的获奖者带来至高无上的荣誉。而阿兰·图灵本人,更被人们推崇为人工智能之父,在计算机业十倍速变化的历史画卷中永远占有一席之地。他的惊世才华和盛年夭折,也给他的个人生活涂上了谜一样的传奇色彩。
神童图灵
阿兰·图灵,1912年6月23日出生于英国伦敦。其祖父曾获得剑桥大学数学荣誉学位,但他父亲的数学才能平平。因此,图灵的家庭教育,对他以后在数学及计算机方面的成就并没有多少帮助。小时侯的图灵生性活泼好动,很早就表现出对科学的探索精神。据他母亲回忆,3岁时,小图灵就进行了他的首次实验,尝试把一个玩具木头人的小胳膊、小腿掰下来栽到花园里,等待长出更多的木头人。到了8岁,他更开始尝试写一 部科学著作,题目为《关于一种显微镜》。在这部很短的书中,天才儿童图灵拼错了很多单词,句法也有些问题,但写得还能让人看懂,很像那么一回事儿。在书的开头和结尾,他都用同一句话"首先你必须知道光是直的"作前后呼应, 但中间的内容却很短,短得破了科学著作的记录。图灵曾说 :"我似乎总想从最普通的东西中弄出些名堂。"就连和小朋友们玩足球,他也能放弃当前锋进球这样出风头的事,只喜欢在场外巡边,因为这样能有机会去计算球飞出边界的角度。他的老师认为 :"图灵的头脑思维可以像袋鼠一样进行跳跃。" 图灵是个天才。他16岁就开始研究爱因斯坦的相对论。1931年,图灵考入剑桥大学国王学院,开始他的数学生涯,研究量子力学、概率论和逻辑学。在校期间,图灵还是现代语言哲学大师维特根斯坦班上最出色的学生。他对由剑桥大学的罗素和怀特海创立的数理逻辑很感兴趣。数理逻辑的创建,主要源于古希腊克里特岛上有个叫爱皮梅尼特的"智者",他说 :"所有的克里特岛人都说谎"。我们可以把它简化为:"我说的这句话是假话"。这就出现一种两面都无法自圆的怪圈:如果他没有说谎,那他这句话是错的,他是在说谎;如果他真的在说谎,那他说自己在说谎是对的,所以他又没有说谎。罗素和怀特海把它从逻辑、集合论以及数论中驱逐出去,最后又想尽办法归入《数学原理》之中。
图灵一上大学,就迷上了《数学原理》。在1931年,著名的"哥德尔定理"出现后(该定理认为没有一种公理系统可以导出数论中所有的真实命题,除非这种系统本身就有悖论),天才的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。大学毕业后,图灵去美国普林斯顿大学攻读博士学位,还顺手发明过一个解码器。在那里,他遇见了冯·诺依曼,后者对他的论文击节赞赏,并随后由此提出了"存储程序"概念。图灵学成后又回到他的母校任教。在短短的时间里,图灵就发表了几篇很有份量的数学论文,为他赢得了很大的声誉。
怪才图灵
在剑桥,图灵可称得上是一个怪才,一举一动常常出人意料。他是个单身汉和长跑运动员。在他的同事和学生中间,这位衣着随便、不打领带的著名教授,不善言辞,有些木讷、害羞,常咬指甲,但他更多地以自己杰出的才智赢得了人们的敬意。图灵每天骑自行车上班,因为患过敏性鼻炎,一遇到花粉,就会鼻涕不止,大打喷嚏。于是,他就常常在上班途中戴防毒面具,招摇过市,这早已成为剑桥的一大奇观。图灵的自行车经常半路掉链子,但他就是不肯去车铺修理。每次骑车时,他总是嘴里念念有词,在心里细细计算,这链条也怪,总是转到一定的圈数就滑落了,而图灵竟然能够做到在链条下滑前一刹那停车,让旁观者佩服不已,以为图灵在玩杂技。后来图灵又居然在脚踏车旁装了一个小巧的机械记数器,到圈数时就停,歇口气换换脑子,再重新运动起来。
1936年,图灵向伦敦权威的数学杂志投了一篇论文,题为《论数字计算在决断难题中的应用》。在这篇开创性的论文中,图灵给"可计算性"下了一个严格的数学定义,并提出著名的"图灵机"(Turing Machine)的设想。"图灵机"不是一种具体的机器,而是一种思想模型,可制造一种十分简单但运算能力极强的计算机装置,用来计算所有能想像得到的可计算函数。装置由一个控制器和一根假设两端无界的工作带(起存储器的作用)组成。工作带被划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,它带有一个读写出一个你期待的结果。外行人看了会坠入云里雾里,而内行人则称它是"阐明现代电脑原理的开山之作",并冠以"理想计算机"的名称。这篇论文在纸上谈了一把兵,创造出一个"图灵机"来。但现代通用电脑确实是用相应的程序来完成任何设定好的任务。这一理论奠定了整个现代计算机的理论基础。"图灵机"更在电脑史上与"冯·诺依曼机"齐名,被永远载入计算机的发展史中。
图灵机理论不仅解决了纯数学基础理论问题,一个巨大的"意外"收获则是,理论上证明了研制通用数字计算机的可行性。虽然早在100年前的1834年,巴贝奇(Chark Babbage,1792～1871)就设计制造了"分析机"以说明具体的数字计算,但他的失败之处是没能证明"必然可行"。图灵机理论不仅证明了研制"通用机"的可行性,而且比世界上第一台由德国人朱斯(K·Zuze)于1941年制造的通用程序控制计算机Z-3整整早5年。这不得不使人惊叹这一理论的深刻意义。
谜语图灵
正当图灵的理论研究工作进一步深入时,战争爆发了。他被派往布雷契莱庄园承担"超级机密"研究。当时的布雷契莱庄园是一所"政府密码学校",即战时的英国情报破译中心。在这座幽静的维多利亚式建筑里,表面上鸟语花香、人迹罕见,其实每天都有12000多名志愿者在这里夜以继日地工作,截获、整理、破译德国的军事情报,有些结果甚至直达丘吉尔首相本人手中。在这里,图灵被人们称为"教授",没有人知道他的真名。当时德国有一个名为"Enigma"(谜) 的通信密码机,破译高手们绞尽脑汁也难以破解。这个难题交到了图灵手中,他率领着大约200多名精干人员进行密码分析,其中甚至还包括象棋冠军亚历山大。分析和计算工作非常复杂,26个字母在"Enigma"机中能替代8万亿个谜文字母。如果改动接线,变化会超过2.5千万亿亿。最后多亏波兰同行们提供了一台真正的"Enigma",图灵才凭借着他的天才设想设计出一种破译机。这台机器主要由继电器构成,还用了80个电子管,由光电阅读器直接读入密码,每秒可读字符2000个,运行起来咔嚓咔嚓直响。它被图灵戏称为"罗宾逊",至今没人能搞懂图灵究竟如何指挥它工作。但"罗宾逊"的确神通广大,在它的密报下,德国飞机一再落入圈套,死无葬身之地。
1945年,图灵带着大英帝国授予的荣誉勋章,来到英国国家物理研究所担任高级研究员。两年后,图灵写了一份内部报告,提出了"自动程序"的概念,但由于英国政府严密、死板的保密法令,这份报告一直不见天日。1969年,美国的瓦丁格(Woldingger)发表了同样成果,英国才连忙亮出压在箱底的宝贝,终于在1970年给图灵的报告"解密"。图灵的这份报告后来收入爱丁堡大学编的《机器智能》论文集中。由于有了布雷契莱的经验,图灵提交了一份"自动计算机"的设计方案,领导一批优秀的电子工程师,着手制造一种名叫ACE的新型电脑。它大约用了800 个电子管,成本约为4万英镑。1950年,ACE电脑就横空出世,开始公开露面,为感兴趣的人们玩一些"小把戏",赢得阵阵喝彩。图灵在介绍ACE的内存装置时说:"它可以很容易把一本书的10页内容记住。"显然,ACE是当时世界上最快、最强劲的电子计算机之一。
1946年,在纽曼博士的动议下,皇家学会成立电脑实验室。纽曼博士是皇家学会会员,又是当年破译小组的成员,正是他对"赫斯·鲁宾逊"的制造起了关键作用。皇家学会的这一新实验室不在伦敦,而是设在曼彻斯特大学,由纽曼博士牵头负责。1946年7月,研制基金到位,纽曼博士开始招募人选。阿兰·图灵也在次年9月加盟电脑实验室。一时间,曼彻斯特大学群英会萃。实验室设在一幢维多利亚时代的老房子里,条件十分简陋,但因图灵他们的到来,也算是蓬荜生辉了。在1948年6月,这里造出了一台小的模型机,大家都爱叫它"婴儿"(Baby)。这台模型机用阴极射线管来解决存储问题,能存储32个字,每一字有32位字长。这是第一台能完全执行存储程序的电子计算机的模型。
大师图灵
到了1949年10月,各项改进工作都已展开,夹在两层存储器之间的自动控制系统已正常运转,并能在程序的控制下,实现磁鼓和阴极射线管存储单元间信息交互。图灵设计出一些协同电路来做输入和输出的外设。有关电动打字设备也是图灵通过老关系从他战时供职的外交部通信部门弄过来的,其中甚至包括一个战后从德国人那里收缴来的穿孔纸带键盘。这样,整个模型机已大功告成。在整个试验阶段,大家忙上忙下。1949年底,模型机交付给曼彻斯特当地的一家叫弗兰尼蒂(Ferranti)的电子公司,开始正式建造。1951年2月完工,通称"迈可1型"。它有4000个电子管,72000个电阻器,2500个电容器,能在0.1秒内开平方根、求对数和三角函数的运算。比起先前的模型机,"迈可1型"功能更为齐全,静电存储器的内存容量已翻倍,能存256个40位字长字,分别存在8个阴极射线管中,而磁鼓的容量能扩容到16384个字,真是一项了不起的工程。
与冯·诺依曼同时代的富兰克尔(Frankel,冯氏同事)在回忆中说:冯·诺 依曼没有说过"存储程序"型计算机的概念是他的发明,却不止一次地说过,图灵是现代计算机设计思想的创始人。当有人将"电子计算机之父"的头衔戴在冯·诺依曼头上时,他谦逊地说,真正的计算机之父应该是图灵。当然,冯·诺依曼问之无愧,而图灵也有"人工智能之父"的桂冠。他俩是计算机历史浩瀚星空中相互映照的两颗巨星。
早在1945年,图灵就提出"仿真系统"的思想,并有一份详细的报告,想建造一台没有固定指令系统的电脑。它能够模拟其他不同指令系统的电脑的功能, 但这份报告直到1972年才公布。这说明图灵在二战结束后就开始了后来被称 为"人工智能"领域的探索,他开始关注人的神经网络和电脑计算之间的关联。
1950年,图灵又来到曼彻斯特大学任教,同时还担任该大学自动计算机项目的负责人。就在这一年的十月,他又发表了另一篇题为《机器能思考吗?》的论文,成为划时代之作。也正是这篇文章,为图灵赢得了一顶桂冠--"人工智能之父"。在这篇论文里,图灵第一次提出"机器思维"的概念。他逐条反驳了机器不能思维的论调,做出了肯定的回答。他还对智能问题从行为主义的角度给出了定义,由此提出一假想:即一个人在不接触对方的情况下,通过一种特殊的方式,和对方进行一系列的问答,如果在相当长时间内,他无法根据这些问题判断对方是人还是计算机,那么,就可以认为这个计算机具有同人相当的智力,即这台计算机是能思维的。这就是著名的"图灵测试"(Turing Testing)。当时全世界只有几台电脑,根本无法通过这一测试。但图灵预言,在本世纪末,一定会有电脑通过"图灵测试"。终于他的预言在IBM的"深蓝"身上得到彻底实现。当然,卡斯帕罗夫和"深蓝"之间不是猜谜式的泛泛而谈,而是你输我赢的彼此较量。
故事以谜结束
1951年,图灵以他杰出的贡献被当选为英国皇家学会会员。就在他事业步入辉煌之际,灾难降临了。1952年,图灵遭到警方拘捕,原因是他是一个同性恋者。与其他一些智慧超群的人物一样,图灵在个人生活方式上也"与众不同"。当时,人们对同性恋还没有像现在这样宽容,而是把这种行为当作一桩伤风败俗的罪孽。事情的败露是这样的,当时有一位叫琼·克拉克(Joan Clarke)的姑娘爱上了图灵,图灵也对对方很有好感,并向对方求婚,琼欣然接受。但不久,图灵自己退缩了,告诉琼,他是同性恋者。在1948年,图灵就由于同性恋倾向,离开了当时属于高度保密的英国国家物理实验室(NPL)。但也有人说,图灵是被英国军事情报部门"开除"出去的,对于这位天才的离去,许多人怅惜不已。
1952年3月31日,图灵更因为和曼彻斯特当地一位青年有染,被警方逮捕。在法庭上,图灵既不否认,也不为自己辨解。在庄严的法庭上,他郑重其事地告诉人们:他的行为没有错,结果被判有罪。在入狱和治疗两者中间,图灵选择了注射激素,来治疗所谓的"性欲倒错"。此后图灵开始研究生物学、化学,还和一位心理医生有很深的交往。那时,他的脾气已变得躁怒不安,性格更为阴沉怪僻。1953年3月,他因为接待过一位被英国警方注意的挪威客人,成为警方的目标,甚至去希腊度假时也被跟踪。
1954年6月8日,图灵42岁,正逢进入他生命中最辉煌的创造顶峰。一天早晨,女管家走进他的卧室,发现台灯还亮着,床头上还有个苹果,只咬了一小半,图灵沉睡在床上,一切都和往常一样。但这一次,图灵是永远地睡着了,不会再醒来……经过解剖,法医断定是剧毒氰化物致死,那个苹果是在氰化物溶液中浸泡过的。图灵的母亲则说他是在做化学实验时,不小心沾上的,她的"艾伦"从小就有咬指甲的习惯。但外界的说法是服毒自杀,一代天才就这样走完了人生。
图灵发明了破译德国格恩密码机，是计算机的雏形。但并不是人工智能，但对人工智能有很多贡献。艾伦·麦席森·图灵（Alan Mathison Turing，1912年6月23日－1954年6月7日），英国数学家、逻辑学家，称为计算机科学之父，人工智能之父。图灵对于人工智能的发展有诸多贡献，提出了一种用于判定机器是否具有智能的试验方法，即图灵试验，至今，每年都有试验的比赛。图灵发明了破译德国格恩密码机，是计算机的雏形。但并不是人工智能，但对人工智能有很多贡献。艾伦·麦席森·图灵（Alan Mathison Turing，1912年6月23日－1954年6月7日），英国数学家、逻辑学家，称为计算机科学之父，人工智能之父。图灵对于人工智能的发展有诸多贡献，提出了一种用于判定机器是否具有智能的试验方法，即图灵试验，至今，每年都有试验的比赛。
