艾伦·图灵的一生:数学、战争、机器与审判
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从舍伯恩的理科生到研究计算的数学家
四十一岁去世,多年后才为公众熟知
1954 年 6 月 8 日清晨,英格兰柴郡威姆斯洛,管家在卧室里发现图灵已经去世,床边放着一只吃过的苹果。验尸结果显示死因为氰化物中毒。艾伦·马西森·图灵当时四十一岁。
今天,图灵常被称为“计算机科学之父”,他的肖像也印上了英国五十英镑纸币。1954 年时,公众几乎不知道他做过什么。战时密码工作仍属国家机密,他的理论论文主要在专业圈内流传。普通报纸能够查到的,反而是他两年前因同性性行为受到定罪的记录。
十二年前,图灵还在布莱切利园处理德军密电。他参与设计的密码分析方法和 Bombe,能够快速排除大量错误设置,帮助破译人员找出值得检查的候选。战后,他不能公开谈论这段经历。
半个多世纪后,英国政府才正式为当年的待遇道歉;2013 年,女王签署皇家特赦,2017 年生效的法律又把追溯性赦免扩大到更多因旧法获罪者。媒体把后一套安排称为“图灵法”。
这些经历很容易被压缩成一句话:一位破译密码的天才,后来遭到国家迫害。事实当然包括这两部分,但远不止这些。战争只是图灵工作经历的一部分。他还研究过数理逻辑、电子计算机、机器智能和生物形态。
这些课题表面上相距很远。图灵处理它们时却有一个共同习惯:先把问题说清,再把过程拆成可以检查的步骤。他问“计算”究竟指什么,也问怎样判断机器是否表现出了思考能力。晚年转向生物学后,他又用方程研究均匀组织怎样形成斑点和条纹。
他的故事要从学校讲起。那时还没有密码机和电子计算机,只有一个偏爱数学和实验、又经常不按老师要求写步骤的学生。
在帝国两端长大的孩子
1912 年 6 月 23 日,图灵出生在伦敦麦达维尔。父亲朱利叶斯在英属印度的公务员体系任职,母亲埃塞尔也来自长期与印度殖民行政相连的家庭。两人希望孩子接受英国教育,于是艾伦和哥哥约翰在英国由寄养家庭照料,父母则在英国与印度之间往返。
这种安排在当时的殖民官僚家庭中并不罕见。父母在海外任职,孩子留在英国读书。现有档案可以确认图灵与父母长期分居,却很难说明这段经历对他的性格造成了什么影响。
图灵童年时曾和哥哥寄居在圣伦纳兹滨海的沃德家,早期就读于 Hazelhurst School。留存下来的学校材料已经能看出他的兴趣。他喜欢数学和自然科学,也会自己做小东西。童年信件提到,他曾尝试制作钢笔。这样的细节只能说明他爱动手,不能据此把一个孩子写成已经预见电子计算机的“小发明家”。
图灵在学校里并不是各科成绩都很好的“标准优等生”。他喜欢数学和化学,也热衷自己做实验。拉丁文、整洁的书写和按要求完成作业,对他没有同样的吸引力。老师承认他有能力,也常批评他省略步骤,解释写得太少。
他经常重新推导课上已经讲过的结论。有时这会多花时间,也不符合老师规定的答题方式。但对图灵来说,自己推过一遍,比记住书上的答案更可靠。
1926 年,十四岁的图灵进入多塞特郡舍伯恩学校。开学时正值英国大罢工,铁路交通受到影响。学校后来经常讲到他从南安普敦方向骑自行车赶路、途中投宿,最后按时抵达的故事。不同资料对路线细节的说法略有差异,可以确定的是,他确实没有因为停运而放弃报到。
舍伯恩是一所重视古典教育的公学。图灵把大部分兴趣放在科学上,校方一度担心他学得太偏。把这段经历说成“保守学校压迫天才”并不准确:学校提供了实验条件和升学机会,只是评价学生时更看重古典课程、书写和规范。图灵在这些方面并不出色。
他会自己配制化学药品,也研究钟表、无线电和自然界里的数字关系。他做实验时不太讲究整洁,有时还会留下难闻的气味。比起学校重视的团队运动,他更愿意花时间摆弄这些东西。
在舍伯恩,图灵认识了比他高一级的学生克里斯托弗·莫科姆。这段关系深刻影响了他的少年时代。
克里斯托弗·莫科姆
莫科姆同样喜欢数学和天文,两人既交流功课,也讨论星空。图灵终于遇到一位愿意认真对待这些兴趣的同龄人。他对莫科姆怀有强烈感情,但没有向对方完整表白。
1930 年 2 月,莫科姆因牛结核病引起的并发症去世,年仅十八岁。图灵受到很大打击。此后,他与莫科姆的母亲保持通信,莫科姆之死也多次出现在他的信件和思考中。至于这场死亡如何影响了图灵后来的研究,现有材料不足以给出一条简单的因果关系。
他在信中讨论精神、物质、意识和自然规律。他希望相信人的某些部分能在肉体死亡后继续存在,同时又不愿接受违背科学的解释。人的心智究竟依赖什么,成了他反复思考的问题。
这些思考与他后来讨论机器智能有相通之处。不过,不能据此断言图灵研究计算是为了“把灵魂做成机器”。他的论文和书信都不支持这种戏剧化说法。能够确认的只是,从少年时代起,科学问题和他对死亡、心智的思考便同时存在。
图灵一直珍藏与莫科姆有关的记忆,也努力争取莫科姆原本想获得的奖学金。1930 年 12 月,他获得国王学院数学奖学金;次年秋季进入剑桥大学国王学院。大学的课程和评价方式更适合他的长处,他可以把主要精力用在数学上。
国王学院的学术气氛相对开放。当时,数学家正在争论数学基础问题;量子力学、逻辑和概率论也在迅速发展。图灵不再需要花力气解释自己为什么偏爱科学,只需拿出可靠的论证。
1934 年,他以一等成绩完成数学学位。1935 年 3 月 16 日,他凭一篇关于中心极限定理的论文当选国王学院研究员。他开始这项研究时,并不知道芬兰数学家林德伯格早已得到相近结果。因此,这篇论文不能算“世界首次”,但足以显示他的独立研究能力。
他在没有读过林德伯格论文的情况下,独立完成了相近的推导。这件事也说明,他习惯从问题本身出发,而不是先寻找现成答案。
从奖学金、本科到当选研究员,这条上升路径靠的是概率论和数学基础研究,而非后来使他成名的密码学或计算机;二十出头时,他首先是一名剑桥数学家。
什么叫“照步骤做”
1930 年代,数学界仍在讨论德国数学家希尔伯特提出的一个问题:能否找到一种确定的机械过程?无论输入哪一条形式化数学命题,它都可以判断该命题是否能够证明。这个问题通常被称为 Entscheidungsproblem,即“判定问题”。
十九世纪末到二十世纪初,集合论悖论让数学家重新检查数学基础。集合应当怎样定义?一套公理会不会同时推出某个命题和它的否定?这些争论没有妨碍日常计算,却使人们开始认真研究形式系统是否完备、是否一致。
希尔伯特希望把公理和推理规则写清楚,使证明成为可以逐步检查的符号操作。他在 1930 年演讲中说:“我们必须知道,我们必将知道。”这句话表达了他对形式化方法的信心。
同年,哥德尔的不完备性定理指出:足够强且一致的形式系统中,会有一些真命题无法在系统内部得到证明。不过,判定问题还需要更直接的回答。图灵和阿隆佐·邱奇分别研究了统一的机械判定程序是否存在。
要回答这个问题,必须先给“机械过程”下定义。声称某个问题有通用解法的人,需要把解法写成明确步骤;声称通用解法不存在的人,也需要说明自己谈论的“步骤”包括哪些操作。
图灵从一名正在纸上计算的人入手。他问:这个人一次能看到多少纸面?能记住多少种状态?每一步可以做哪些动作?这些条件一旦写清,“机械过程”就不再只是一个含糊说法。
这也是图灵机结构极为简单的原因。它只有纸带、方格、读写位置和有限状态。多余的机械部件不会帮助定义计算,反而会使论证更复杂。图灵要证明的是,这套简单模型仍能表示范围很广的算法。
这里的“机械过程”不要求真的制造一台金属机器。它更接近今天所说的算法:一名执行者拿着纸笔,只按明确规则一步步操作,不需要临时发挥。
当时,人们经常使用“按规则计算”这个说法,却没有对“计算”作出足够精确的定义。图灵接下来要做的,正是先把纸笔计算的每一步写清楚。
1935 年,拓扑学家马克斯·纽曼在剑桥讲授数学基础和判定问题。图灵没有直接从公式体系出发,而是继续分析一个人在纸上计算时会做什么。
人一次能看到的符号有限,能记住的状态也有限。每一步,他可以读取一个位置,写下一个符号,把注意力移向左边或右边,再根据当前状态决定下一步。图灵把这些动作写进数学模型,使“照步骤做”有了可以分析的形式。
1936 年,二十三岁的图灵提交论文《论可计算数及其在判定问题上的应用》。论文没有从一台真实机器开始,而是想象一条被分成方格的纸带、一个能够读写符号的扫描头,以及一张有限的指令表。后人把这种抽象装置称为图灵机。
| 日常计算中的东西 | 抽象机器里的对应物 | 它解决了什么含糊之处 |
|---|---|---|
| 草稿纸和已经写下的数字 | 可向两端延伸的纸带 | 中间结果放在哪里 |
| 眼睛此刻盯着的位置 | 读写头所在方格 | 一步能读取多少信息 |
| 脑中记着“正在进位”等情况 | 有限内部状态 | 规则怎样记住上下文 |
| 写、擦、看左边或右边 | 读写与左右移动 | “做下一步”具体做什么 |
| 计算方法 | 状态转换表 | 算法怎样成为有限说明 |
这台抽象机器没有屏幕和键盘,一次只处理一个方格。所有操作都必须写进有限的规则表。图灵由此给“可计算”提供了一个精确模型,数学家可以据此讨论哪些任务能够由算法完成。
图灵机不是某台历史设备的施工图,而是一种关于“算法能做什么”的数学模型。
图灵接着证明,可以设计一台特殊机器。它把另一台机器的指令表编码成符号,和输入数据一起读入,然后模拟那台机器的全部动作。后人称它为通用图灵机。
原论文中有一句直接概括了这个想法:
“It is possible to invent a single machine which can be used to compute any computable sequence.”
— 艾伦·图灵,1936 年《论可计算数及其在判定问题上的应用》;论文所说的“一台机器”即通用机
也就是说,只要指令能够编码,同一台机器就能通过读取不同程序完成不同计算。现代电脑可以运行文字处理器、播放器和游戏,变化的是程序,硬件不必为每项任务重新制造。1936 年的论文不是现代电脑的工程图,但它在数学上说明了这种通用性。
图灵还证明,不存在一个通用的机械过程,能够判断任意机器在任意输入下最终是否会停下。原论文使用“circle-free”等术语展开论证。后来,计算理论把相关结果整理为著名的停机问题。
停机问题与机器速度无关,也不会因为硬件进步而消失。它说明,有些一般性问题没有适用于所有输入的判定程序。图灵在同一篇论文中既说明了通用计算的能力,也证明了这种能力有明确限制。
把这篇论文概括成“图灵发明了计算机”,会把它最锋利的部分磨掉。图灵首先给出的不是一台电子设备,而是一条能力边界:凡是能够机械执行的计算,都可以落进纸带、符号、状态和操作次序;同一个模型也能证明,有些问题无论机器多快都没有通用解法。
阿隆佐·邱奇几乎同时用 λ 演算得到相关不可判定结果,图灵提交论文时,邱奇的工作已经出现。两套形式表面差异很大:一套改写抽象表达式,另一套让读写头沿纸带移动,却能完成同样范围的计算。恰恰是这种独立方法的汇合,才让“有效可计算”不再像某位数学家随手挑选的定义。
图灵论文里的“计算者”不是今天坐在电脑前的人。英语里的 computer 原本可以指以纸笔执行计算的人,天文、航海、保险和工程机构都雇用过这样的计算员。他分析的是这类人严格照规则工作时,视线、纸面和记忆能够完成的动作。
“We may compare a man in the process of computing a real number to a machine which is only capable of a finite number of conditions…”
— 艾伦·图灵,1936 年论文第一节;这里比较的是按确定规则进行的纸笔计算
这句话有时被转述成“图灵说人就是机器”,但原文讨论的范围小得多。他分析的是一个人严格按照规则计算时的动作:某一时刻能辨认有限的符号,记住有限的状态,再按局部规则继续。
这个限定不能省略。图灵讨论的是算法能力,没有把爱情、意识和人的全部生活归入有限状态。任何被称为“机械”的计算步骤,都应当能够在模型中得到明确描述;如果不能,就要说明它还依赖什么。
后来的 Church—Turing thesis(邱奇—图灵论题)主张,直觉上能由有效机械过程计算的函数,正好是图灵机、λ 演算等模型能够计算的函数。它不是一条可以在模型外部单独证明的普通定理,而是受到多种独立形式体系支持的论题。
因此,不能把这个论题写成“图灵证明一切思想都能装进电脑”。可计算模型回答的是算法能做什么,不直接回答意识、道德、身体经验和社会关系等问题。
这段历史可以按下面的顺序理解:
- 图灵把人的纸笔计算抽象为有限规则,为“可计算”建立数学模型;
- 他再提出通用机,让一台机器能够读取并模拟另一台机器的说明;
- 电子工程、存储器和程序设计随后把这种通用思想变成可高速运行的实体;
- 现代计算机由许多理论家、工程师、机构和项目共同发展,图灵的模型是重要的理论来源之一。
把这四步混在一起,就会误以为图灵在 1936 年已经造出现代电子计算机。实际情况是,他先提出理论模型。电子工程师、程序设计者和不同机构随后解决了存储、元件、可靠性和实际编程问题。
在普林斯顿读博士
1936 年秋,图灵前往美国普林斯顿大学,跟随阿隆佐·邱奇攻读博士。普林斯顿当时聚集了许多研究逻辑和数学基础的学者。图灵研究数理逻辑,同时也对密码、电子装置和实际计算过程保持兴趣。
他的博士论文《基于序数的逻辑系统》研究怎样扩展形式系统,并在论证中引入了一种后来称为 oracle machine(神谕机) 的模型。这里的“神谕”不是会预言的机器,而是研究者暂时授予机器的一项答题权限:某一类问题,机器可以直接询问并得到“是”或“否”,至于答案怎样算出来,模型故意不管。
用一个后来常见的例子更容易看懂。普通程序无法写出一套对所有输入都有效的方法,判断另一个程序最终会停下还是永远运行。现在假定机器旁边有一个按钮:把程序和输入交给它,按钮立刻回答“会停”或“不会停”。这个按钮就是关于停机问题的神谕。研究者不是声称现实中已经造出了它,而是把它当成已知条件,再问:拥有这项额外能力后,机器还能解决什么?
答案仍然不是“一切”。对于能够调用这个停机神谕的机器,还可以构造更高一层、同样无法由它普遍判定的问题。神谕模型的用途正在这里:它让研究者比较不同难题的相对位置,说明“普通机器算不出”并不等于“所有不可计算问题同样难”。后来的归约和相对可计算性理论沿着这条路发展。
图灵很少满足于一句“办不到”。他会继续追问限制落在哪里:增加一种外部能力后,哪些问题变得可解,哪些问题仍留在边界之外?
这种研究习惯也适合工程工作。理论研究要求他严格定义“任何算法”,工程任务则要求他明确输入、状态、资源和输出。图灵后来可以在这两类工作之间转换,与这段训练有直接关系。
在普林斯顿,他还动手制作过二进制乘法器,并继续研究密码。1938 年取得博士学位后,他本可以留在普林斯顿,也可以返回剑桥。他最后选择回到英国。欧洲局势正在恶化,密码研究很快有了军事用途。
冯·诺依曼等人认可他的能力,留在美国并非没有前途。不过,也没有证据表明图灵回国时已经预见自己将在战争中承担什么角色。1938 年,他能看到战争风险,却不可能知道 Hut 8、Bombe 和之后的经历。
同年,图灵开始接受英国政府密码与密码学校的训练。不到一年,战争爆发。他此前研究的是抽象的计算步骤,接下来面对的则是转子密码机、每天更换的设置和必须尽快读出的军用电报。
布莱切利园、ACE 与机器智能
1939 年进入布莱切利园
1939 年 9 月 1 日,德国入侵波兰。两天后,英国对德宣战。9 月 4 日,图灵抵达白金汉郡布莱切利园,加入政府密码与密码学校。这里原是一座带有维多利亚式主楼的庄园。战争期间,园区不断扩建,增加了木屋、线路、机器和大量工作人员。
布莱切利园的工作依靠一条很长的流程。拦截站送来密文;登记人员整理呼号和时间;语言人员分析格式;数学家设计检验方法;工程师制造机器;操作员轮班运行设备;情报分析人员再决定哪些结果可以交给军方。图灵在其中负责重要环节,但破译从来不是一个人独立完成的。
这一点需要先说明。不少通俗作品把 Enigma 的破译写成了图灵个人的发明,省略了波兰密码学家、布莱切利园同事、工程师和操作员的贡献。
德军使用的 Enigma 看上去像一台装在木盒里的打字机。按下字母键后,电流经过插线板、多个转子和反射器,点亮另一个字母。每输入一次,至少一个转子会转动,于是同一个字母下一次可能被替换成完全不同的结果。收发双方只要按约定设置机器,就能加密和解密。
Enigma 的难点在于设置组合极多。转子顺序、初始位置、环设置和插线板连接可以产生大量可能性。德军还会更换密钥,海军通信程序又比许多陆空军网络严格。即使能够逐一尝试,速度太慢也没有情报价值。

这是现代博物馆藏品照,不是布莱切利园战时现场;四转子海军 M4 体现了潜艇通信后来增加的复杂度。
不过,密码系统仍有可以利用的规律。机器结构固定,操作员会形成习惯,军用电报也有常见格式,天气报告中还会反复出现一些词。Enigma 的反射器又带来一个重要特性:字母不会被加密成它自身。这些线索合在一起,可以排除大量错误设置。
破译人员不必一次猜中完整答案。他们先根据电报格式和机器特性提出假设,再用逻辑约束排除不可能的设置。图灵的工作,是把其中适合反复执行的检查交给机器。
波兰密码学家的先期工作
英国方面并非从零开始。战前,波兰密码学家马里安·雷耶夫斯基、耶日·鲁日茨基和亨里克·佐加尔斯基已经用数学方法重建军用 Enigma 的关键结构。他们还发展出穿孔纸页和名为 bomba 的机电装置。1939 年 7 月,波兰方面在华沙附近的皮里向英国和法国代表分享了成果。
这次交接为英法两国提供了重要基础。英国后来制造的 Bombe 并非波兰 bomba 的简单复制,面对的操作程序和通信网络也发生了变化。但若删去波兰密码学家的先期成果,直接说图灵一个人“发明了破解 Enigma 的办法”,就不符合史实。
波兰方面早在 1932 年已经读出 Enigma,1939 年又把机器知识和分析方法交给英法。英国早期研究组中,除了图灵和戈登·韦尔奇曼,还有迪利·诺克斯、托尼·肯德里克和彼得·特温等人。布莱切利园在 1940 年 1 月读出首批英国战时 Enigma 电文。这个时间线说明,突破来自多年积累,战争爆发后也没有立刻得到稳定结果。
图灵利用已知明文线索,也就是 crib,设计了新的逻辑搜索方案。破译者根据电报格式、上下文或操作习惯,推测某段密文可能对应哪些明文。天气电报会出现常用词,例行报告也常有固定开头。crib 只是供机器检查的假设,不是已经得到的答案。
Bombe 根据这些字母关系检查转子设置。某个候选一旦产生逻辑矛盾,便可以立即淘汰,无须先解出整封电报。Bombe 不是存储程序的通用计算机,也不会直接打印出完整德文。它是为搜索 Enigma 候选设置制造的机电设备。
剑桥同事戈登·韦尔奇曼提出“对角板”改进,使字母关系能够形成更强的相互约束,大幅提高搜索效率。英国制表机器公司的哈罗德·基恩带领工程团队把逻辑设计变成可以连续运行的设备。第一台英式 Bombe 于 1940 年投入使用,随后又建造更多。大量女性海军人员承担操作和维护轮班。
从截获密文到形成可使用情报,每一步都需要不同岗位;Bombe 负责缩小候选,不负责包办破译。
如果要把这套协作压成一组动作,大致是:
- 拦截站记录无线电密文、时间、频率与呼号,持续描出德军通信网络;
- 密码人员根据固定格式、重复习惯和上下文提出可能的明文片段;
- 数学方法把明密文关系转成约束菜单,Bombe 快速筛除不可能的转子设置;
- 操作员检查机器停点,用 Enigma 复现候选设置,再确认结果是不是有意义的德文;
- 情报人员结合其他来源评估可信度,并以不能暴露破译能力的方式分发使用。
这套流程每天都要重复运行。图灵找出了适合机械化的检查步骤,其他岗位则提供密文、crib、机器、人工核验和情报分发。缺少其中任何一项,Bombe 都无法独立完成破译。
密文进入布莱切利园以前,设在不同地点的 Y-stations 已经完成无线电截收。即使某封电报暂时无法解读,这些资料仍可以帮助分析德军通信网络。电文被破译以后,语言人员要判断德文内容,索引人员把人物、地点和部队信息联系起来,情报人员再与其他来源核对。Bombe 只处理这条链上的一段,因此,机器运行次数不能直接等同于可供军方使用的情报数量。
布莱切利园还要控制谁可以看到什么信息。战时保密既防止德军得知密码已被突破,也限制不同部门之间的交流。一个岗位的人可能只了解自己负责的步骤,不知道前后流程的全部内容。战争结束后,这种分隔继续影响参与者的回忆,也使公众很晚才看到完整的协作规模。
读懂还不等于能立刻行动。若盟军每次都精准避开潜艇或截击运输,德军可能反过来判断密码已经失守。情报部门要把 Ultra 与侦察、俘虏口供等其他来源结合,有时还要安排看似独立的侦察行动,为军事决策制造一个不会暴露密码突破的理由。
这种做法称为保护情报来源。并非每条密电都足够可靠,也不是每次都能以最明显的方式采取行动。破译结果提供了重要信息,但指挥官仍需权衡作战目标、保密要求和其他情报。Ultra 并没有让盟军获得可以随意使用的全知视角。
Hut 8 与德国海军密码
图灵最重要的战时岗位之一,是参与建立并早期领导负责德国海军 Enigma 的 Hut 8。海军密码关系着大西洋航线。英国依赖船队运入粮食、燃料、军火和人员,德国 U 型潜艇则试图切断这条生命线。一封潜艇位置电报被及时读出,可能让护航船队改变路线;晚几天,它就只剩历史价值。
海军通信程序严密,密钥材料难得,网络也不断变化。图灵研究消息指示过程、可利用的重复和统计差异,发展出被称为 Banburismus 的方法。它使用打孔纸带比较密文,给某些假设赋予证据权重,帮助判断转子次序等候选,再把最值得检查的部分交给 Bombe。
“ban”以及更小的“deciban”后来被用来表示统计证据的强弱。它们帮助密码分析员决定,在机器时间有限的情况下,哪些候选值得优先检查。
Hut 8 也会利用缴获的密码本和气象船、潜艇上的材料。1941 年,皇家海军从 U-110 等德军舰艇取得密码设备和文件,为解读海军通信创造关键窗口。把一切归功于某台机器,同样会漏掉海上冒险、情报判断和密码材料管理。
1942 年 2 月,德国海军为大西洋潜艇启用四转子 M4 Enigma,盟军一度无法稳定读取相关网络,后来称这段中断为“鲨鱼黑障”。布莱切利园要修改方法和机器,盟军还必须取得新的短气象密码材料。直到当年年底,相关破译能力才得到恢复。
密码突破并非一劳永逸。德军会更换机器和操作程序,布莱切利园也要随之修改分析方法和设备。前一天有效的弱点,第二天可能已经消失。所谓破译能力,依靠的是持续的情报获取、技术调整和日常运行。
1941 年联名写信给丘吉尔
布莱切利园缺的不只机器,还缺熟练打字员、文书、操作员和能够处理特定任务的人员。常规渠道迟迟没有解决这些缺口,1941 年 10 月,图灵、戈登·韦尔奇曼、休·亚历山大和斯图亚特·米尔纳-巴里于是越过行政层级,直接写信给首相温斯顿·丘吉尔。信里催促解决的是人员和资源,而非又一道数学难题。
丘吉尔在信上写下著名批示:
“ACTION THIS DAY. Make sure they have all they want on extreme priority and report to me that this has been done.”
— 温斯顿·丘吉尔,1941 年 10 月对布莱切利园四人联名信的手写指示
“今日行动。确保以最高优先级满足他们的一切需要,并向我报告已经办妥。”资源随后加速到位。这封信说明,密码分析即使有可行方法,也仍然受人员、设备和行政安排限制。
没有操作员,机器无法持续运转;没有可靠 crib,Bombe 无从检查;情报分发若暴露了来源,还可能促使德军修补漏洞。布莱切利园的成果来自数学方法,也来自人员、工程和组织协作。
“拯救两千万人”的说法无法核实
常见文章称图灵“缩短战争两年,拯救两千万人”。这个数字属于反事实估计,无法像实际伤亡统计那样核实。历史学家不能重新进行一次“没有图灵的二战”,因此也无法精确计算战争会延长多久、伤亡会增加多少。
Ultra 情报确实对大西洋战役、北非、诺曼底登陆准备等行动产生重大影响,盟军高层也给予极高评价。图灵的海军 Enigma 方法、Bombe 设计与统计工作是其中的重要部分。但战争结果还取决于苏德战场、美国工业、雷达、护航体系、空中侦察、资源与无数人的行动。
| 流行说法 | 更稳妥的历史口径 | 为什么要这样写 |
|---|---|---|
| 图灵独自破解 Enigma | 他在波兰成果与英国团队基础上推进海军方法和 Bombe 逻辑 | 不抹掉先驱、同事、工程师与操作员 |
| Bombe 直接翻译德军电报 | Bombe 利用 crib 排除大量不可能设置,候选仍需核验 | 区分搜索设备与完整解密流程 |
| 图灵发明了第一台电脑 | 他定义通用计算并设计 ACE,现代电脑由多个项目共同形成 | 区分理论模型、工程设计与实际机器 |
| 他精确拯救了两千万人 | 其工作对盟军情报极重要,具体缩短多久属于反事实估计 | 不把纪念性数字装成可审计战果 |
| 胜利后国家立即奉他为英雄 | 他获 OBE,但战时工作长期保密,公众多年不知全貌 | 看见保密怎样延迟个人声誉 |
更稳妥的说法是:图灵的工作对盟军密码情报十分重要,他在海军 Enigma 分析和 Bombe 逻辑中发挥了关键作用。与此同时,准确记录其他参与者的贡献,并不会削弱他的地位。
琼·克拉克与一段解除的婚约
图灵在布莱切利园结识了数学家兼密码分析员琼·克拉克。当时,女性的职位和薪酬受到明显限制,但克拉克仍承担了高级密码工作。两人一起下棋、讨论数学,关系很亲密。1941 年,图灵向她求婚,克拉克接受了。
图灵随后告诉克拉克自己会被男性吸引。按克拉克后来回忆,她没有因此立即否定婚姻;最终解除婚约的是图灵,他认为继续结婚并不诚实。两人此后仍保持友谊。这段关系里有感情,也有当时法律和社会禁忌带来的压力,不能简单概括成“骗婚”。
图灵在同事眼中有一些怪习惯。他把茶杯用链子锁在暖气管上,以免再次丢失;花粉季骑车时,他有时会戴防毒面具。他还长期跑步,达到了优秀业余长跑运动员的水平。这些轶事后来广为流传,也留下了他在论文之外的日常样子。
1942 年末,图灵前往美国,与美方密码机构交流海军 Enigma 和 Bombe 方案,也接触安全语音通信。回英国后,他在汉斯洛普公园与工程师唐纳德·贝利合作研制便携式语音加密系统 Delilah。设备能够演示,但没有赶在战争结束前投入实战。
Delilah 可以配合长波、短波无线电或电话线路安全传送语音。图灵与贝利在 1943 至 1945 年间留下了实验笔记,也做出了能够演示的原型;项目最终没有量产,因此不能把它写成战场上广泛使用的保密电话。它的意义在于显示图灵能够从纸面算法走到转子、继电器和电子信号,至于部署,则没有赶上战争结束。
1945 年战争结束,图灵随后因密码工作于 1946 年获授 OBE。授勋说明不能公开写明最重要的细节,他也不能自由地向新同事介绍自己的战时经历。此时,他已经开始考虑怎样制造一台通用电子计算机。
ACE 电子计算机方案
1945 年,图灵加入英国国家物理实验室,负责自动计算机项目。此时,电子计算已经在多条路线上推进。英国有为洛伦兹密码设计的 Colossus,美国有 ENIAC。冯·诺依曼参与整理的 EDVAC 报告讨论存储程序结构,大学、军方和实验室也在探索下一代设备。
图灵提交的 ACE(Automatic Computing Engine,自动计算引擎) 报告,把 1936 年的通用机思想与电子硬件联系起来。程序像数据一样存入高速内存,不必为每项任务重新接线。控制单元读取指令,可以根据中间结果跳转,也可以重复使用子程序。这是一份详细的存储程序计算机设计。
这份 1945 年报告题为 Proposed Electronic Calculator。图灵讨论的不只是机器由哪些部件组成,还包括程序怎样进入存储器、指令怎样安排,以及机器如何处理子程序。1936 年论文证明了一台通用机器在理论上能做什么,ACE 报告则必须面对速度、存储容量和电子元件。两个项目有关联,却处在完全不同的工作层面。
ACE 方案把输入、存储、控制、算术和输出连成通用电子计算流程。
图灵十分重视速度和内存使用。他设想用水银延迟线存储信息,以较小而快速的硬件执行复杂程序,并把一部分功能交给软件。这样一来,硬件不必为每项任务增加专用线路,程序可以通过不同组合完成更多工作。
不过,国家实验室的项目还要考虑工程风险、预算、保密规定和人员安排。NPL 没有按图灵原先设想迅速造出完整 ACE。他对进度感到失望,1947 年休假返回剑桥,1948 年离开 NPL。缩小版的 Pilot ACE 直到 1950 年才首次运行,后来成为当时速度很快的机器之一。
ACE 的延误不能只归结为“官僚毁掉天才”。电子计算机需要解决元件可靠性、采购、人员和保密等实际问题。不过,管理层对设计理解不足也确实拖慢了项目。图灵与 NPL 在工程路线和推进速度上存在明显分歧。
Bombe、Colossus、ENIAC 和 ACE 的区别
通俗叙述经常把同时代的几种设备混在一起。Bombe、Colossus、ACE、Manchester Baby,有时连美国的 ENIAC 也会被统称为“图灵电脑”。实际上,它们解决的问题和采用的结构都不相同,图灵与各项目的关系也有很大差别。
它们回答不同问题,工程结构也不同。分清这些设备,才能准确说明图灵参与了哪些工作。
| 设备 | 主要任务与技术 | 是否存储程序通用机 | 图灵的实际关系 |
|---|---|---|---|
| Bombe | 机电式搜索 Enigma 候选设置 | 否,专用搜索设备 | 核心逻辑与密码方法,另有 Welchman、Keen/BTM 和操作团队 |
| Colossus | 电子方式协助攻击 Lorenz 电传密码 | 否,电子且可配置,但不是现代意义通用存储程序机 | 处在同一密码机构并有思想交流;直接方向与建造归 Newman、Flowers 团队 |
| ENIAC | 美国陆军弹道等高速数值计算 | 初期靠插线和开关配置,后来改造 | 无直接建造角色,是同代电子计算路线 |
| ACE | 电子高速存储程序通用计算 | 是,方案强调程序与数据进入存储 | 图灵提出详细设计;Pilot ACE 由 NPL 团队在他离开后完成 |
| Manchester Baby / Mark 1 | 验证存储程序并发展实际计算系统 | 是 | Baby 早于图灵到岗运行;他参与后续编程、手册和研究 |
Colossus 尤其容易被误写成图灵建造的机器。它针对的是德国最高统帅部使用的 Lorenz 电传密码,不是 Enigma。马克斯·纽曼提出把统计分析机械化,邮政研究站工程师汤米·弗劳尔斯带队制造电子设备,操作员负责日常运行。

Colossus 属于 Newman—Flowers 团队针对 Lorenz 的工程成果;它与图灵身处同一密码技术环境,但不能写成“图灵建造”。
图灵的一些统计思想影响了布莱切利园更广泛的工作,他也了解 Colossus 项目。但这些联系不足以支持“图灵发明了 Colossus”的说法。
美国的 ENIAC 使用大量电子管进行高速数值运算。它的体量、功耗和接线方式与 ACE 方案不同,程序最初需要通过插线和开关配置。它证明了电子计算的速度优势,同时也显示出重新设置任务需要付出很高成本。

这是真实 ENIAC 操作场景,用来呈现同代电子计算工程;它不是 ACE,也不是图灵参与建造的设备。
存储程序可以降低这种切换成本。程序编码进内存后,机器可以读取指令、跳转和修改数据,换任务时不必总重新连接大量电缆。EDVAC 报告、曼彻斯特计算机、剑桥 EDSAC 和 NPL ACE 都有各自的理论与工程来源。
现代计算机来自多条研究路线。逻辑学家研究什么可以计算;电子工程师解决开关速度和可靠性;军方项目要求更快制作弹道表;存储技术决定程序和数据怎样保存。把这一历史归于某一位“唯一父亲”,会遗漏大量关键工作。
曼彻斯特的存储程序计算机
1948 年,图灵转到曼彻斯特大学。这里由马克斯·纽曼等人推动的计算机项目已经让 Manchester Baby 在当年 6 月运行了存储程序。图灵到来后担任计算机器实验室副主任,参与后续 Manchester Mark 1 的程序工作,编写程序员手册,也继续研究机器能做什么。
Manchester Baby 的直接工程工作由弗雷迪·威廉斯、汤姆·基尔伯恩、杰夫·图蒂尔等人完成。图灵到校后加入的是已经能够运行程序的团队。他为后续机器编程,也研究数值计算。这段经历使他能在实际设备上检验算法,而不再像 Turochamp 那样完全依靠手算模拟。
时间顺序需要注意:Manchester Baby 在图灵正式到岗前已经运行,因此不能说是他单独造出了这台机器。曼彻斯特团队也不是简单复制 ACE。英国和美国的多个项目彼此交流,同时各自解决存储、可靠性和指令设计问题。
图灵既懂可计算性理论,也熟悉程序和机器结构。他知道,理论上能够完成一项任务,不等于程序很容易写。程序员仍要处理指令格式、内存布局、调试和运行时间。
他与经济学家、数学家大卫·钱珀瑙恩一起设计国际象棋程序 Turochamp。当时没有合适机器完整运行它,图灵就在 1952 年亲自拿纸模拟,每走一步要算很久,最终输给同事阿利克·格伦尼。程序输了棋,这场演示却赢得了另一层意义:算法可以把“选哪一步”写成评估规则,即使硬件暂时追不上。
在 1940 年代,让昂贵的电子计算机下棋看起来不够实用。不过,棋类规则明确,胜负反馈也清楚,适合测试机器能否比较局面、向前搜索并选择行动。图灵把它当作研究机器决策的实验问题。
从《智能机器》到“儿童机器”
1948 年,图灵在内部报告《智能机器》中讨论了神经网络式的“无组织机器”、训练和学习。他设想先构造一个类似儿童的简单系统,再通过教育改变它,而不是一开始就把全部知识写进程序。
二十世纪中叶的媒体常用“电子大脑”形容计算机。图灵的设想更具体。他区分了初始结构、教育过程和其他经验,并问:与其直接编写成人心智,能否先制造一个较简单的“儿童机器”,再训练它?
人类儿童并非出生时就掌握数学、语言和国际象棋规则。这些能力与环境、奖惩、模仿和交流有关。按照图灵的设想,机器的复杂行为也可以在训练中形成。程序设计者不必预先写出最终策略的每一个细节。
图灵还讨论了随机因素。随机变化可以帮助系统尝试不同方案,再通过反馈保留较有效的行为。这个想法会让今天的读者联想到搜索、强化学习和神经网络,但图灵当时并没有写出这些现代方法的完整算法。
他的重点是:机器的能力可以通过训练形成。这与 1936 年的图灵机并不矛盾。底层计算仍由确定的操作组成,程序却可以根据数据和反馈改变内部状态,设计者也未必能提前算出每个具体结果。
针对“机器只能做我们告诉它做的事”这一反对,图灵在 1950 年论文中写道:
“Machines take me by surprise with great frequency.”
— 艾伦·图灵,1950 年回应“机器不能产生新东西”的反对意见
“机器经常使我吃惊”不表示机器违反了程序。复杂规则的运行结果可能超出设计者的即时推演能力,程序错误也可能暴露此前没有意识到的假设。受规则控制的系统,仍然可能产生设计者没有预料到的输出。
今天的大型模型也会给出开发者没有预料到的回答。惊讶本身不能证明机器具有和人相同的意识;“它只是执行代码”也不能说明输出必然没有新信息。两种判断都需要更具体的证据。
“儿童机器”的设想还会引出责任问题。如果系统行为受到初始程序、训练材料、反馈方式和使用环境共同影响,结果就很难只归因于某一行代码。图灵没有使用今天的人工智能治理术语,但训练思想确实使程序设计的责任范围变得更广。
模仿游戏与《计算机器与智能》
1950 年,图灵在哲学期刊 Mind 发表《计算机器与智能》。文章开头直接提出一个问题:
“I propose to consider the question, ‘Can machines think?’”
— 艾伦·图灵,1950 年《计算机器与智能》开篇
“我建议考虑这个问题:机器能思考吗?”紧接着,他指出,“机器”和“思考”都很难通过日常用法得到严格定义。若只调查人们怎样理解这些词,讨论很快会陷入分歧。于是,他提出用一种模仿游戏代替原问题。
在文字通道里,提问者看不见另一端,只能靠回答判断对象。图灵讨论的原始游戏先涉及一男一女,再让机器替换其中一方,问提问者能否同样成功地区分。后来人们把相关思想简化为“图灵测试”。
模仿游戏通过文字对话比较行为表现,不负责测量意识本身。
这项测试没有声称“机器只要骗过人就拥有灵魂”,也不是衡量所有智能能力的统一标准。图灵关心的是可观察的证据。假如机器在文字对话中表现出通常被视为智能的能力,反对者还需要给出理由,才能坚持它完全不会思考。
他在论文中逐项回应了常见反对意见,包括神学观点、数学限制、意识论证、“机器只会照程序做”,以及神经系统连续而计算机离散等问题。有些回答今天仍有参考价值,有些则带有明显的时代局限。
图灵还作出过一个具体预测:大约五十年后,机器在五分钟文字问答中,会使普通提问者难以保持很高的识别准确率。结果会受任务设计、参与者和评判标准影响,因此不能根据今天某次聊天演示就断言预言已经应验。这段预测至少表明,他相信机器能力会随着工程进步而提高。
文章最后,他写下另一句更值得在人工智能热潮里反复读的话:
“We can only see a short distance ahead, but we can see plenty there that needs to be done.”
— 艾伦·图灵,1950 年《计算机器与智能》结尾
“我们只能看见前方一小段,却已经能看见许多必须去做的事。”图灵在这里没有宣布机器智能的问题已经解决。他承认预测能力有限,同时认为眼前已有许多具体研究可以开展。
1951 年,图灵当选英国皇家学会会士。三十九岁时,他已经在可计算性、密码分析、计算机设计和机器智能方面发表了重要成果。第二年,他又发表形态发生论文。也就在 1952 年,他的私人生活进入警方调查,并最终成为刑事案件。
形态发生、1952 年审判与身后平反
用数学研究生物的形状
1950 年发表机器智能论文后,图灵又转向了生物学。他研究的问题是:生物的形状是怎样形成的? 这项工作与后来的审判同时发生,说明他在生命最后几年仍在开展新的研究。
受精卵不断分裂,早期细胞看上去很相似,后来却会形成头尾、肢体、皮肤纹路和器官。遗传信息本身不能直接说明空间结构怎样出现。图灵想知道,一片接近均匀的组织为什么会产生有规律的差异。
1952 年,图灵在英国皇家学会发表《形态发生的化学基础》。他设想两种或多种被称为 morphogens 的物质在组织中反应并扩散。如果它们扩散速度不同,又以特定方式相互促进或抑制,一个极小的随机扰动就可能被放大,最终形成稳定的斑点、条纹或周期结构。
他还使用曼彻斯特的计算机进行数值试验。机器可以根据方程反复计算不同条件下的浓度变化,帮助研究者观察图样是否出现。这并不表示计算机直接模拟了完整胚胎。图灵把真实发育过程简化为一组变量和方程,用计算结果检查这套机制是否可能成立。
论文摘要的第一句写道:
“It is suggested that a system of chemical substances, called morphogens, reacting together and diffusing through a tissue, is adequate to account for the main phenomena of morphogenesis.”
— 艾伦·图灵,1952 年《形态发生的化学基础》摘要
这里的措辞是“提出”一种机制。图灵没有宣称一组方程已经解释了所有胚胎发育现象。这个限定与今天阅读论文时的理解一致,也能避免把后来的“图灵斑图”宣传成万能公式。
这个结论不太符合日常直觉。扩散通常会减小浓度差,就像墨水进入水中后逐渐散开。图灵证明,在反应与扩散同时发生时,扩散也可能使原本均匀的状态失去稳定,最后出现有规律的空间图样。
反应—扩散模型展示的是形成图样的一种机制,不是对所有生物形态的单一答案。
这项工作与图灵早期研究使用了相似的分析方法。1936 年,他用有限状态和纸带描述计算;在布莱切利园,他把密码约束转成机器可以检查的步骤;1952 年,他又用局部化学反应和扩散解释复杂图样怎样出现。
图灵的兴趣并不限于计算机。他经常研究简单规则经过反复作用后会得到什么结果。计算、下棋、文字对话和胚胎组织属于不同学科,但都可以分析初始状态、局部变化以及一段时间后的结果。
图灵的模型没有直接解释斑马为什么有条纹,也不能替代基因、细胞力学和其他发育过程。后来的研究在一些化学和生物系统中发现了符合图灵机制的现象;另一些图样则由不同机制或多种机制共同形成。这套模型提供了一种可能的解释,不是生物形态的通用答案。
他还准备继续研究植物叶序。向日葵种子、松果鳞片和叶片排列常呈现螺旋,并与斐波那契数列有关。图灵尝试用数学和计算分析植物生长点怎样产生这些排列。他去世时,这部分工作仍未完成。
报案之后成为被告
1951 年末,图灵在曼彻斯特结识十九岁的阿诺德·默里。两人发生关系。1952 年 1 月,图灵位于威姆斯洛的家中遭窃,失去一些物品。他向警方报案,调查后来指向默里认识的人。
警方调查盗窃案时发现了图灵与默里的关系。图灵没有否认,承认两人发生过自愿的同性性行为。盗窃调查随后转向他的私人生活,原本的报案人成了刑事案件的被告。
图灵和默里被依据 1885 年《刑法修正法》第 11 条指控“严重猥亵”。这条法律处罚男性之间的相关性行为,不要求发生暴力,也不以受害者存在为前提。两个成年人是否自愿,在定罪逻辑中不能消除“犯罪”。
通俗文章常写“图灵因为是同性恋而被捕”。更准确的说法是,当时英国法律把男性之间自愿的同性性行为规定为犯罪,警察、检察和法院据此处理了图灵与默里的案件。
1952 年 3 月 31 日,两人在柴郡审判中认罪。图灵被判十二个月缓刑,条件是接受所谓 organo-therapy,也就是激素治疗。后来的文章常说,法官让他在“坐牢”和“化学阉割”之间二选一。这种说法概括了他面对的处境,但容易把量刑程序写得过于简单。
监禁是现实风险。为了避免入狱并继续工作,图灵接受了附带激素治疗条件的缓刑。治疗使用合成雌激素,持续约一年,导致乳房发育和性功能变化。今天常用的**“化学阉割”**一词指出了这种治疗强制改变性功能的性质,但它不是当时判决书使用的医学名称。
当时,这类激素疗程被当作治疗和矫正措施,也被视为监禁之外较“宽缓”的处理。图灵因此免于入狱,代价却是接受国家强制规定的身体干预。案件所涉及的是两个成年人之间自愿且没有受害者的行为。
一条从 1885 年沿用下来的法律
图灵受审所依据的第 11 条,常被称为 Labouchere Amendment。它在 1885 年《刑法修正法》审议后期加入,以含义宽泛的“严重猥亵”处罚男性之间的相关行为。它不仅适用于公开场所,也使私人空间内原本难以由旧条文覆盖的行为进入刑法。
条文没有列出每一种行为,给警察、检察官和法院留下了很大的解释空间。调查可以围绕书信、证人、住所和当事人的承认展开。奥斯卡·王尔德在 1895 年也曾依据这条法律被定罪。五十多年后,同一条文仍适用于图灵。
女性之间的同性性行为没有以同样方式写入这条刑法。这不表示当时社会承认女性的性自由,只说明立法者、医学界和行政机构对女性性行为采取了另一套看法和控制方式。
二战期间,这套法律没有停止执行。军队和情报机构在需要人才时可能对个别情况保持沉默,战后安全体系却越来越倾向于把同性恋者视为“容易受到勒索”的风险。图灵在战争中可以接触 Ultra,1952 年却因私人关系失去安全许可。
1954 年图灵去世后三年,英国政府委托的 Wolfenden 委员会报告建议,成年人私下自愿的同性行为不应继续属于刑法领域。报告提出一个后来影响深远的界线:刑法的任务不是执行全部私人道德。
建议又过了十年才部分进入法律。1967 年《性犯罪法》在英格兰和威尔士实行有限度的非罪化,适用于二十一岁以上男性的私下自愿行为。“私下”等条件仍然严格,苏格兰和北爱尔兰的改革时间也更晚。改革没有自动清除旧定罪,更不可能改变已经发生的人生。
从 1885 年到 1967 年,相隔八十二年。图灵案并非一次偶然的执法错误,而是这项法律长期运行的结果。到了电子计算机已经出现的年代,成年人之间自愿的同性行为仍可能受到刑罚。
写给朋友的三行推理
1952 年 2 月,案件仍在推进时,图灵写信给朋友诺曼·劳特利奇。信中有一段后来被反复引用的黑色幽默:
“Turing believes machines think
Turing lies with men
Therefore machines do not think”— 艾伦·图灵致诺曼·劳特利奇,1952 年 2 月
“图灵相信机器会思考;图灵与男人同床;所以机器不会思考。”这不是有效的三段论。图灵用这种写法讽刺一种可能出现的反应:人们会因为他的私人生活,而否定他关于机器智能的观点。
图灵没有在信里把自己写成英勇殉道者。他说自己心情不好,也预感案件可能给“机器会思考”的观点带来麻烦。一个刚发表人工智能经典论文的人,已经在想象报纸和同行如何把“同性恋罪犯”与“机器思想”绑在一起。
定罪还影响了图灵的安全许可。战争期间,他可以接触最高等级的密码机密;战后,安全机构却把同性恋者视为容易受到勒索的风险。法律和社会偏见迫使人们隐瞒私人生活,安全机构又把这种隐瞒当成排除他们的理由。
他不能再像过去那样参与政府密码工作,出国也受到更严格注意。但曼彻斯特大学的职位没有因此消失,他继续研究数学与生物学,与同事交往,也出门旅行。把 1952 年到 1954 年写成每天都在绝望中等待死亡,同样缺乏证据。
现有材料表明,图灵承受了痛苦,也继续工作、旅行和安排未来。不能因为他后来去世,就把此前两年的每一次言行都解释成他早已决定自杀。
跑步与治疗带来的身体变化
图灵长期喜欢跑步。战后,他加入沃尔顿田径俱乐部,马拉松最好成绩约为 2 小时 46 分,达到了很高的业余长跑水平。伤病后来影响了他的训练,他没有继续向竞技方向发展。
他有时从布莱切利园跑去开会,也会在长距离训练中思考问题。没有必要把每一次跑步都解释成研究习惯。可以确认的是,跑步是他长期保持的爱好,也是他日常生活的重要部分。
激素治疗带来的身体变化因此对图灵有很直接的影响。他在通信中提到这些变化,有时用自嘲的方式谈论。国家以“治疗”为名干预了他的性功能,也改变了一个长跑者熟悉的身体。
治疗和定罪对图灵造成了严重伤害。不过,他在这段时间仍继续进行形态发生计算,也在规划后续研究。把 1952 年以后的他只写成一个立即崩溃的受害者,同样不符合现有记录。
1954 年 6 月与那只没有检测的苹果
1954 年 6 月 8 日,图灵被发现死于家中。调查确定死因为氰化物中毒,验尸官裁定为自杀,一般认为死亡发生在前一天。房间里有与化学实验相关的设备,床边还有一只吃过的苹果。后来,许多作品把这只苹果与图灵喜欢的《白雪公主》联系起来,称他像电影角色一样咬下毒苹果。
那只苹果没有接受氰化物检测。现有记录不能证明它沾有氰化物,也不能证明它与图灵的死亡方式有关。图灵确实熟悉并喜欢迪士尼《白雪公主》中的一些段落,传记作者也讨论过两者的可能联系。但法医材料没有确认他通过苹果摄入氰化物,更没有确认他有意重演电影情节。
关于死亡,至少要把下面几层证据分开:
- 确定程度较高:图灵死于氰化物中毒,官方调查作出自杀裁定;
- 现场事实:床边有一只吃过的苹果,但苹果没有检测是否含氰化物;
- 家属观点:母亲埃塞尔不接受自杀判断,认为可能是化学实验中的意外;
- 后世推测:《白雪公主》、有意安排象征或具体情绪动机,都缺少直接物证;
- 可以确认的范围:官方结论为自杀,事故说没有推翻这一结论,具体摄入方式仍不确定。
图灵没有留下能够明确解释死亡的遗书。官方调查认为他有意摄入氰化物;他的母亲认为他做电镀等实验时不慎中毒。后来的研究者还讨论房间通风、化学设备和调查标准。没有哪一种替代说法获得足以推翻裁定的新证据。
验尸调查使用了当时关于自杀的法定措辞,称他在“心智失衡”时服下毒物。这是调查结论使用的法律语言,不是对图灵长期精神状态的完整诊断。较稳妥的生卒日期写法是 1912 年 6 月 23 日至 1954 年 6 月 7 日,同时注明遗体在 6 月 8 日被发现。部分简历把发现日期写成去世日期,因而会出现一天差异。
因此,写作时应当保留两层信息:官方调查结论是自杀,死亡的具体过程并不完整。事故说没有足够证据推翻官方裁定,毒苹果的故事也没有足够证据成为确定事实。
毒苹果使这场死亡容易被记住,也很适合电影和海报。但它把尚未查明的细节写成了确定情节。对图灵之死保持谨慎,不是回避悲剧,而是尊重现有证据的范围。
还有一种流行说法称,苹果公司的标志是在纪念图灵。标志设计者 Rob Janoff 已否认这一说法,也没有其他直接证据支持。它与“图灵咬下毒苹果”的故事互相借力,所以很容易传播,但不应作为传记事实写入正文。
1954 年 6 月,图灵仍有尚未完成的形态发生和植物叶序研究。他的工作在四十一岁时突然中止,许多计划没有机会继续。
战时工作解密与公众重新认识图灵
图灵去世后,公众并没有立即了解他的战时作用。Bombe、Hut 8 和 Ultra 长期受到官方保密限制,参与者不能自由讲述,相关档案也未开放。1970 年代以后,随着资料解密和回忆录出版,布莱切利园的工作才逐渐进入大众历史。
保密有战后情报和国家安全方面的理由,也影响了图灵的声誉。他活着时不能公开说明最重要的战时贡献,去世后很多年,公众仍不知道他具体做过什么。相关资料公开时,他已无法亲自纠正误解,也无法说明各项成果来自哪些团队。
1966 年,美国计算机协会设立 A. M. Turing Award,后来成为计算机领域的最高荣誉之一。专业界已经开始确认图灵 1936 年论文的基础地位,但学术纪念并没有改变 1952 年的定罪记录。
1983 年,安德鲁·霍奇斯出版《艾伦·图灵传:谜》。这部传记同时讨论图灵的数学研究、战时工作、同性恋身份和所处时代,显著影响了公众此后对他的认识。
进入二十一世纪,要求官方道歉与平反的呼声不断增长。2009 年,程序员约翰·格雷厄姆-卡明发起请愿,数万人签名。政府道歉、皇家特赦与面向更多历史案件的法定安排,下一节会具体说明。
2009 年道歉、2013 年特赦与 2017 年法律
2009 年政府道歉表达的是今天的国家立场。时任首相戈登·布朗在请愿引发的公开声明中写道:
“So on behalf of the British government, and all those who live freely thanks to Alan’s work, I’m very proud to say: we’re sorry, you deserved so much better.”
— 英国首相戈登·布朗,2009 年 9 月
布朗在声明中说:“我们很抱歉,你本应得到好得多的对待。”道歉承认图灵所受待遇骇人而不公,但政治声明不会自动改变法院档案,也不会撤销历史定罪。
2013 年皇家特赦使用的是 mercy,即宽赦。它修复了定罪造成的部分名誉后果,却不是上诉法院重审案件后认定原判在当时适用法律有误,也不表示案件从未发生。图灵获得的是死后 free pardon,不能简单写成“英国宣布他无罪”。
批评者指出,如果相关行为今天根本不构成犯罪,由王室向死者施以“仁慈”仍把国家放在施恩者的位置。支持者则认为,特赦对图灵的个人名誉和公共教育仍有实际作用。这场争议也推动人们把注意力转向其他历史案件。
2017 年的法律安排覆盖了一类历史案件。符合条件的死者获得法定追认特赦;仍在世者需要通过 disregard 程序,使符合条件的旧定罪在记录和披露中被忽略。适用范围带有条件,因为某些旧罪名包含的行为若发生在今天仍可能违法,例如非自愿行为或涉及未达到现行同意年龄者。
因此,“图灵法”并没有把所有同名罪行的历史档案全部删除。它要根据今天的法律重新判断具体行为是否仍构成犯罪。判断标准是行为本身,不是当事人后来是否取得重大成就。
三次处理各有不同作用:
- 政府道歉承认国家在道德和政治上的责任;
- 皇家特赦针对图灵个人,以宽赦方式修复名誉;
- 法定追认与 disregard面向更多人,在一定条件下处理历史定罪记录。
把这三项措施合称为“英国后来平反了图灵”,容易使人误以为它们具有相同法律效力。实际上,道歉表达立场,特赦处理个人名誉,2017 年法律则为更多案件建立了适用规则。
媒体把 2017 年的这套安排称为**“图灵法”**。一些活动人士仍批评它的适用条件和覆盖范围,但与个人特赦相比,它至少把更多因旧法受到惩罚的人纳入了制度处理。
道歉、个人赦免与面向更多历史案件的法定安排,分别解决了不同层次的问题。
这段变化并不是社会自然进步的结果。它经历了长期倡议、法律改革、请愿和公共讨论。1952 年的法律也曾被许多人视为正常秩序,因此,合法并不能自动证明一项制度没有造成伤害。
五十英镑上的图灵
2021 年,印有图灵肖像的新版英国五十英镑纸币进入流通。纸币上还印有数学公式、早期计算设备的图像,以及他在 1950 年论文结尾写下的那句话。一个曾经因同性性行为留下犯罪记录的人,如今出现在国家货币上。这种变化说明英国社会对他的评价已经完全不同。
纸币能够让更多人知道图灵,却也容易把他的经历处理得过于整齐。公众看到的是严肃的肖像、公式和机器。纸币不会告诉人们,他在学校里经常省略解题步骤,曾把茶杯锁在暖气管上。它也不会提到案件审理期间,他写给朋友的那段三行推理。纪念物保留了一个人的名字,却无法代替完整的传记。
图灵的名字也经常出现在人工智能新闻里。一个聊天系统在短时间内让评委判断错误,报道便称它“通过了图灵测试”,甚至进一步宣布机器已经会思考。1950 年的论文没有提供这样一个简单的认证标准。图灵借助模仿游戏讨论行为证据,又花了大量篇幅回应意识、数学限制、学习和神经系统等反对意见。一次演示不能代替这些问题。
类似的简化也发生在其他成果上。图灵机是数学模型,不是一台早期电脑的实物;Bombe 是搜索 Enigma 候选设置的专用设备,不是自动翻译德军电报的机器;反应—扩散方程提供了形成生物图样的一种机制,也不是可以解释所有条纹和斑点的“斑马公式”。把名称放回原来的问题,才能看清图灵实际完成了什么。
怎样理解他的贡献
“计算机之父”是最常见的称呼。它表达了图灵在计算机史上的重要地位,却容易使人误以为现代计算机由他一人发明。1936 年,他建立了可计算性的数学模型,提出通用机,并证明某些一般性判定问题不存在通用算法。这些成果影响了后来计算机的理论结构,但它们还不是电子计算机的施工图。
图灵后来确实参与了实际机器工作。在布莱切利园,他把密码分析中的一部分逻辑检查交给 Bombe;在 NPL,他提出详细的 ACE 方案;到曼彻斯特后,他又编写程序、程序员手册,并研究机器下棋。理论和工程在他的经历中紧密相连,但每一项工程都由团队完成。
| 常见称呼 | 它说对了什么 | 它容易遗漏什么 |
|---|---|---|
| 计算机之父 | 图灵对可计算性和通用计算作出基础贡献 | 邱奇、冯·诺依曼及多个工程团队各有关键工作 |
| Enigma 破译者 | 他在海军密码分析和 Bombe 逻辑中十分重要 | 波兰先期成果、Welchman、Keen、操作员和情报流程 |
| 人工智能先驱 | 他系统讨论模仿游戏、学习和儿童机器 | 模仿游戏不是意识的终极判定法 |
| 同性恋受害者 | 1952 年定罪和强制治疗严重伤害了他 | 他在受审后仍继续研究、旅行和安排工作 |
图灵经常把范围很大的问题变成具体的研究对象。他用纸带、符号、状态和操作步骤说明什么是计算。讨论机器思考时,他让参与者比较文字对话中的表现。研究生物图样时,他写下反应和扩散方程。这些做法没有结束原来的争论,但其他研究者可以据此证明、实验和反驳。
他也很少只谈机器能做什么。通用机说明一台机器可以模拟范围极广的计算过程,停机问题同时说明有些判定程序根本不存在。模仿游戏提供了一种观察机器行为的办法,但没有证明意识问题已经结束。形态发生模型能产生图样,却只解释发育过程中的一种可能机制。这些限定本身就是他研究成果的一部分。
布莱切利园的经历还说明,机器总在具体流程中工作。人先提出 crib,Bombe 才能检查候选。操作员随后复核结果,解出的电报还要经过分析和安全分发。自动化会重新安排各岗位的任务,并不会让人的判断和责任一起消失。今天使用人工智能系统时,也要说明训练材料来自哪里、谁复核输出、失败后由谁负责。
不能只把他当作天才或受害者
图灵常被同时称为天才、战争英雄、受害者和人工智能先驱。这些称呼都有事实依据,单独使用时却会漏掉其他部分。只讲天才,会淡化同事和工程团队;只讲战争英雄,会使人误以为他一生只做过密码分析;只讲受害者,又会遗漏他在 1952 年后继续进行的生物学研究。
他的日常生活也不符合一张单一标签。他能完成高度抽象的数学证明,也愿意制作电子装置;会长距离跑步,会下棋,也会在信中开冷笑话。他与克里斯托弗·莫科姆、琼·克拉克和阿诺德·默里的关系各不相同。把这些人全部删去,只留下一个孤独天才,会让传记看起来更戏剧化,却离真实人物更远。
1952 年的案件不应因为被告是一位有功科学家才被认为错误。即使图灵没有参与 Enigma 破译,没有发表 1936 年论文,只是一名普通职员,两个成年人自愿的私人关系也不该受到这样的刑罚。2009 年的道歉和后来的法律改革,最终把问题推向了更多受害者。人们开始讨论的,不再只是国家是否亏待了一位“有用的人”,还有那套法律怎样伤害了所有受它处罚的人。
图灵去世时四十一岁。他已经完成了可计算性论文,参加过战时密码工作,写过 ACE 设计和机器智能论文,也刚开始深入研究形态发生与植物叶序。最后一部分工作没有完成。床边的苹果因为没有接受检测,不能说明他具体怎样摄入氰化物;任何后来补上的象征,都不能使这段记录变得更确定。
他没有机会看到 Pilot ACE 后来的应用,也没有看到机器学习成为独立研究领域。身后的声誉越来越高,未完成的研究却无法继续。
因此,讲述图灵的一生,不需要再为那只苹果安排一个寓意。能够确认的内容已经足够:他提出了一些至今仍在使用的问题和模型,也受到当时法律的严重伤害。前者不该掩盖共同工作的其他人,后者也不该把他余下的生活全部改写成等待死亡。把这两方面同时写清,已经比任何传奇式结尾更接近他真实的四十一年。
资料来源
- Alan Turing, “On Computable Numbers, with an Application to the Entscheidungsproblem”, Proceedings of the London Mathematical Society, 1936.
- Alan Turing, “Computing Machinery and Intelligence”, Mind, 1950.
- Alan Turing, “The Chemical Basis of Morphogenesis”, Philosophical Transactions of the Royal Society B, 1952.
- The Turing Digital Archive, King’s College, Cambridge.
- Alan Turing: The Enigma, Andrew Hodges maintained reference site and archive guide.
- M. H. A. Newman, “Alan Mathison Turing, 1912–1954”, Biographical Memoirs of Fellows of the Royal Society, 1955.
- 10 things to know about Alan Turing, Bletchley Park.
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