计算机之父图灵：当一个天才，有多难？（上）

原创 老石 老石谈芯

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。

一、当一个天才，有多难？

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。

图 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。

图 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。

二、计算机，只是天才研究的副产品？

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 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。