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散谈苹果8 图灵的苹果:自杀的工具

已有 2198 次阅读 2018-8-25 19:40 |个人分类:生活点滴|系统分类:生活其它| 图灵, 自杀, 苹果

 

《散谈苹果08

图灵的苹果:自杀的道具

 

    在美国第87届奥斯卡金像奖颁奖典礼上,电影《模仿游戏》获得了最佳改编剧本奖,该影片的提名奖还包括最佳影片、最佳导演、最佳男主角、最佳女配角等。这部电影的主人公就是艾伦·图灵。在影片的开始,27岁的图灵被英国的一位海军领导人召见,这位将军因为图灵在23岁发表了一篇重要文章,称为图灵为数学天才,图灵做了谦虚的回应:我不能确定能否称得上是天才,因为牛顿在22岁时,发现了数学上的二项式定理,爱因斯坦在26岁前撰写了四篇改变世界的论文,自己是无法匹及的。这也稍稍展示了图灵的一点自负,因为在他心目的两位天才牛顿和爱因斯坦,在世界最著名科学家排行榜上,通常是排名前两位的。

说到英国科学家艾伦·图灵,人们大致会为他打上五个主要的标签:计算机科学奠基者、密码破译者、人工智能先驱,同性恋者、年轻的自杀者。

1 计算机科学奠基者

1912623日出生的艾伦·图灵是他父母的第二个孩子。父母常年在印度工作,而把两个孩子留在了英国,寄养在一对军人夫妇家里。1926年图灵进入中学,接受了良好的中等教育,培养了自己的自然科学的兴趣和敏锐的数学思维。1931年图灵进入剑桥大学国王学院,和其他85位学生一起准备攻读数学学位。1935年,图灵因为有数学研究潜能,留在国王学院成为研究人员。

    1936年,图灵发表了“论可计算数及其在判定问题中的作用”论文,提出了“通用计算机”的概念,被认为是现代计算机科学的奠基人。当时很多数学家包括图灵自己也未能预料到着这篇文章的重要意义。

图灵的这篇论文有三个灵感来源,第一个是希尔伯特可判断性问题。希尔伯特在1928年国际数学家大会上了提出了三个问题。第一个问题是:数学是完备的吗?每个命题都可以被证明或者证伪?第二个是数学是相容的吗?从某个命题出发,只要用符合逻辑的步骤和顺序,就不会推导出矛盾的命题。第三个问题是数学是可判定的吗?否存在一个机械的方式,可以应用于数学命题,然后自动判定出该命题的真假。前两个问题,被数学家哥德尔解决了。在1935年夏天的某个夜晚,图灵完成一段长跑之后,躺在草上开始思考第三个问题。图灵想到完成机械式的过程,当然要用到某种机器,图灵要做的是把这种机器的特点抽象出来,应用到对数学符号的操作中,这是以前的数学家没有设计出来的。

第二个灵感来源是打字机。打字机就是一种能操作符号的机器。图灵的妈妈有一台打字机,因此图灵小时候就梦想自己能制造一台打字机。他熟悉打字机的操作,每一次操作和打印头的位置必然对应一个确定的结果。打字机的键盘处于不同的状态,对应不同的行为。特别地,打印头处于何种位置与打印什么字无关,因为打印头可以在打印纸上来回和上下移动。如果忽略到一些操作细节如换行、页边距,把打印纸的长度无限延伸,打印头能够在纸上无限地向左、向右移动,就能完成人为设定的所有操作。

第三个灵感来自于生产流水线。当时在进行大规模数字处理的时候,计算操作人员就像工业流水线上的工人一样,聚集在在一间大房子里,拿着手工计算器,把自己那一部分计算结果写在卡片上,然后传给他的下线,如此进行。想到这样的场景,图灵开始思考,这样的计算能否能用机器也能自动完成?图灵给出的答案是肯定的也是令人惊讶的,任何能想象到的计算都可以用单一的装置来进行。

图灵设计了自动机器的工作原理:在一张无限长的纸上有无限多的方格,自动机器能够来回移动,读出方格里的符号,也能写入符号,但每次只能写0或者1。它的每一步的行为,由它的状态或读出的符号来决定。这些状态和读写符号的组合包括:在空格上写入新的确定的符号,保持现有符号不变,还是清除旧符号留下空格;保持当前状态,还是变成另一个确定的状态;向左移动位置,向右移动位置还是留在当前位置。把定义自动机器的这些信息写出来,就是形成一张张的行为表。或者说,每一张行为表就是一台自动机器。

图灵给出的不是计算机模型,而是数学模型。在这个时候,图灵本人没有发明计算机,建立的是计算机科学的基础。

2 密码破译者

一次世界大战中,英国的情报分析部门海军部40号房间成功破译了多份来自敌方的加密电报,为同盟军的胜利做出了贡献。随后,德国人发明了一种新的通信系统“英尼格玛”-谜机,使密码编制技术从机器时代进入了电气时代。特别是在纳粹上台后,谜机得到了大规模应用,经过不断的完善和改进,加密能力越来越强,密码破译难度也越来越大。一批经过严格数学训练的人员开始走上了破译密码的舞台。1937年,英国情报部门为自己要破解大量来自德国的情报,越来越感到力不从心。为改变人手不足、设备落后的状态,应对战争可能爆发的局面,英国军方在1938年对海军部40号房间进行扩编,紧急招募密码分析人员。图灵以一个数学家的身份被雇佣,成为这个情报部门的一员新兵,从事密码破译工作。

英国海军在与德国海军的对抗中,常常处于被动局面,因为德国情报部门破解了英国海军的大量信息,运送货物的船只常被德军打沉;而英国情报部门却对德国海军的信息知之甚少。图灵加入布莱切利庄园的主要任务是对原有的破译密码机进行升级改造,以加快运转速度。艾伦的数学知识派上用场,即将破译过程中的猜词和逻辑的相容性进行比较,寻找其中的矛盾。整个分析过程通过继电器的开关功能来完成,这样就会减少人工分析量。他们把改造后的破译机命名为炸弹机。这些机器安置在布莱切利庄园之外的工作站,由一批海军女兵负责操作,各个站点的信息汇总在布莱切利庄园的中心组进行分析。有了炸弹机,他们可以在几分钟就破解一条信息。因为炸弹机的存在,德军和英军的情报部门之间的加密与破译对抗终于可以势均力敌了,也使得两国之间战争提前终止。战争结束后,英国首相下令销毁了这些炸弹机。

3 人工智能先驱

战争结束后,图灵到国家物理实验室供职。他要把通用机的概念模型变成实际构造,设计他的第一台自动计算机器(ACE)。他陆续提交了一些报告,描述电子通用计算机的详细设计和全部功能。他认为,数字计算机器包括一组核心控制机制和一组大容量的存储机制。数字计算机的关键是通过合理的存储机制,把理论上的无限长的纸带变成靠谱的存储机制。他提到了在ACE中使用二进制的优势,因为电子开光能自然使用“开/关”来表示“1/0”。

设想归设想,现实归现实,虽然国家物理实验室尽力而为,但ACE项目进展缓慢。当时国家实验室的负责人是查尔斯·达尔文(那个生物进化论建立者的孙子),他否决图灵撰写报告《智能机器》的公开发表。图灵从国家物理实验室辞职,去了曼切斯特大学担任教授。

图灵在布莱切利庄园的时候就开始思考“机器会思考吗”这样的哲学问题,1950年他在哲学期刊《心灵》上发表了一篇讨论计算机器和智能关系的论文,成为人工智能研究的先驱。这篇论文阐述了计算机可能具有智能的思想,并给出了计算机是否具有智能的测试方法,现在称为“图灵测试”:要求计算机尽可能把自己伪装成人类,在没有直接物理接触的情况下,机接受人类的随意询问。

图灵以“猜性别”游戏为例,一个房间里有一男一女两人。房间外有一猜测人,通过向房间内的人提问方式来猜测两人究竟谁是男的谁是女的。回答问题中,男的要尽量把自己模拟成女的,女的要尽量使猜测着相信自己。现在,把房间里的一个人换成一台计算机,做同样的游戏。如果猜测者根据人和计算机的回答,无法辨别哪一个是人哪一个是计算机, 那就得承认这台计算机具有智能。

图灵预测,随着计算机存储容量的提升,在50年内计算机就会模拟游戏中获胜,5分钟提问之后普通水平的猜测者猜对的机会不会高于70%

显而易见,这一种对于判定机器智能的可操作性定义和方法。

4 同性恋者

    图灵第一次对同性特别感兴趣,大约是在15岁的时候。他认识了一个比他大一岁的男孩克里斯多夫·默卡,经常在一起交流学习情况。克里斯多夫比图灵大一岁,比同龄人瘦小,有着金色头发蓝眼睛,但是在图灵眼里,克里斯托夫有着一种有魅力的脸,学习也中规中矩,比图灵更适应学校的考试,学习成绩比图灵好,使得图灵有点崇拜。为了能和克里斯多夫一起上课,图灵还特意升了级。1929年两人都报考了剑桥三一学院,克里斯多夫得到了奖金,而图灵却没有。两人超出好朋友的友谊如果继续,会对图灵的未来发生怎样的影响呢?天有不测风云,19岁的克里斯多夫却在1930213日因为喝了病牛的奶染上牛结核去世了。不能是在给克里斯多夫母亲的信还是在给自己母亲的信中,图灵都表达了自己对失去克里斯多夫的极度悲痛之情。

从此之后,克里斯多夫的身影已深深地留在图灵的脑海中。那些长得像克里斯多夫一样瘦小、金发蓝眼的男子会引起他特别的好感,成为他下一个同性恋的对象。图灵在剑桥大学里的性取向仍然是同性。比如,他和一个叫詹姆斯的同学相处得很好,这种关系没有公开,但在学校里也不是秘密。图灵在布莱切利庄园交往过一个女性译员琼·克拉克,但很快就自己先提出与她分手了,因为他不想自己的同性恋倾向耽误她。后来他再也没有交往过女朋友,直到40岁仍然孑然一身。而在进入40岁时候,他与阿诺德的同性恋经历,是他人生中的一次大转折。

图灵是在195112月在街头偶遇阿诺德·莫瑞的。那一年阿诺德19岁,算是在曼切斯特的一个无业游民,身材消瘦,头发稀疏,但举止文雅,活泼幽默。图灵请阿诺德吃了午饭,并邀请阿诺德周末去自己家坐坐。阿诺德未能赴约,但一周之后两人再次相遇,成为有缘人。这次图灵的邀请成功了,阿诺德到图灵家里,两人相谈甚欢,但阿诺德没有在图灵家过夜。1952114日,阿诺德第二次到图灵家。图灵做了精心的安排,这次阿诺德留宿在图灵家。一个40岁的单身中年男子和一个19岁的年轻小伙成为性伙伴,算是正式确立了同性恋关系。

5 年轻的自杀者

1952123日。图灵家里失窃,丢了大约价值50元的英镑的衣物,钱包里也丢了7英镑的现金。图灵怀疑是阿诺德所为,两人发生过口角,甚至阿诺德想要威胁图灵,把两人的同性关系告诉警察。最后阿诺德没有报警,倒是图灵把家里失窃之事报了警。正是这次报警,成了图灵自杀的起点。

警察很快抓到了盗窃犯哈里。20岁的哈里是阿诺德的一个熟人。显然阿诺德把自己和图灵之间的交往之事告诉了哈里。在警察面前,哈里对自己的偷盗应为供认不讳,也直接供出了阿诺德和图灵之间的私人关系。

撒谎不是图灵的强项,警察稍一盘问,图灵就和盘托出,简明扼要地陈述了事实,这样的结果甚至出乎警察的意料。图灵在5页纸的陈述中,并不觉得同性恋是一种耻辱,更别说有犯罪意识了。在阿诺德被捕成为证人之后,因为犯英国刑法修正案中的“严重猥亵罪”,在1952211日,图灵被判刑期两年。刑期通过二选一的方式进行,一是直接入狱,一是接受化学药物治疗,图灵选择了后者。化学药物治疗又称化学阉割,就是通过药物减少雄性激素分泌,促进雌性激素分泌,从而减弱男性的性欲。

熬过两年刑期的艰苦日子之后,图灵本可以继续做他的研究了。然而,却没有任何征兆地提前结束了自己的生命,195467日夜里,图灵在家里去世,3天后尸检结果出来,图灵被认定为自杀,死于氰化钾中毒,直接证据是在图灵的床边放着一个咬过的苹果。调查人员没有化验苹果,作了一个简单的推测,图灵吞食了蘸在苹果之上的氰化物。

6 对自杀原因的追问

对于图灵之死,不同的人有不同的看法。

图灵的家人无论是他的哥哥还是他的妈妈都不愿接受图灵自杀的结论。他们宁愿相信这是一场意外。特别是图灵的母亲,更愿意认为是图灵的手指不小心沾上了氰化物。图灵当时在做电解镀金实验,需要用到氰化物,正巧图灵从小就有吮吸手指的习惯。何况对于一个笃信天主教教义的人来说,自杀是一种残酷的行为,意味着走进罪恶的炼狱。

相信图灵是自杀的人会认为,图灵无法承受社会对他的不公。因为被指控犯罪和服用药物,图灵的身心都受到了极大的伤害。一个对国家抗击法西斯暴行做出过贡献的国家英雄,却因为在他看来并非罪恶的行为不容于英国的主流社会。他的自由受到了限制,因为警察会时常传唤他。在服用药物后,他的睾丸萎缩了,乳房增大了。图灵本来追求的是阳刚之气,热衷于马拉松和越野跑,却要被变成柔弱女子。更重要的是大脑也受到了损伤,这种损伤对于一个充满智力自信的科学家而言是极其严重的。这时候的研究兴趣正转移到形态学理论,这是一项耗费智力的研究工作。

图灵服役期满后,曼切斯特大学给了他教授职位,这表明了科学界对他的宽容。他也曾外出旅游,来改善自己的生活状态。但图灵要的是在社会上的自由,他需要同性恋男人的正常生活,他需要保留自己隐私的低调纯粹的生活,而不是把个人生活暴露在大庭广众之下接受审判。对于活着的图灵来说,英国社会对同性恋者的不宽容是看不到希望的长久服役。他越不避讳自己的同性恋的身份,内心感受到的煎熬就越大。图灵像接近沸点的溶液一样,一点小小的热量就会打破表面上的平衡,让溶液蒸发。

图灵读过白雪公主和七个小矮人的故事,他知道是一个毒苹果杀死了白雪公主。图灵研究的是机器智能,机器智能来自于模仿行为,但图灵走在了时代的前边。图灵一个人扮演了两种角色,模仿着故事里的情节。那个残酷的现实社会就是那个巫婆,社会上的不宽容如同剧毒,那个诱人的红苹果就如他内心深处的同性恋情节,他内心深处的另一个自我就是纯洁的白雪公主。可惜的是,他咬下了红苹果,他同时代的亲朋好友如同七个小矮人无力拯救他,而那个能把他从濒死睡眠中唤醒他的王子来得太迟。

19677月,英国通过法律认定,双方年满21岁的同性恋行为不构成犯罪。2009年,英国政府对图灵受到的不公平待遇表示道歉;2013年,英国同性伴侣婚姻法获得通过,英国女王正式赦免了图灵的罪行。

7 那些自杀的科学家

涂尔干在《自杀论》中,对自杀是这样的定义的:死者自己完成并知道会产生这种结果的某种积极或消极的行动直接或间接地引起的死亡。当我们把科学家还原成普通人时,科学家的自杀也和普通人一样,源于内心中的痛苦挣扎,源于对内心痛苦的不可解脱和超越。一个人在面临绝望的尽头时,自己毅然决然地选择快速结束痛苦的方法,就是自杀。

199012月的《科学家》(The scientist )杂志发表了一篇文章,分析了包括欧美37位著名男性科学家(平均死亡年龄61岁)的自杀原因,列前几位的是(总和超过100%,因为有些人自杀是多种原因的):孤独,50%;身体疾病,47%;涉及政治参与和背景(如苏联因切尔诺贝利核事故),42%;压抑,31%。列后几位的原因是:亲人死亡,17%;工作过劳,14%;企业或者法律纠纷(主要是发明家),11%;资助问题,8%;与管理者或老板问题,3%。图灵因为同性恋问题而自杀,算是一个特别极端的个案。总体来说,导致科学家的这些自杀原因中,与工作无关的比例为86%,与工作有关的比例为44%

除图灵外,历史上几位选择自杀的伟大科学家还包括路德维希·波尔兹曼、华莱士·卡罗瑟斯、维克多·梅耶、皮尔斯·布里奇曼、艾米尔·费舍尔和汉斯·费舍尔、斯坦福·摩尔等人。

奥地利物理学家波尔兹曼因为在统计力学和统计热力学领域的贡献而闻名,包括提出波尔兹曼分布律和波尔兹曼方程。波尔兹曼是原子论的捍卫者,但在对手长达十年争论过程中,情绪愈发躁郁,190695日,62岁的波尔兹曼在与家人度假时自杀。

美国化学家卡罗瑟斯因为发明了尼龙而获得声望。被英名所累,因为在后继的工作中在没有取得重大突破,他慢慢患上了抑郁症。他妹妹的去世加剧了他的忧郁症,年仅41岁喝下含有氰化物的橘子汁自杀。

德国化学梅耶发明了一种测量蒸汽密度的仪器,发现了一种有机化合物噻吩,49岁时服用氰化物自杀。

美国物理学家布里奇曼因为发明超高压装置和在高压物理研究中的杰出贡献而获得1946年诺贝尔物理学奖。1961年,将近80岁的布里奇曼因为癌症恶化而持枪自杀。

德国化学家艾米尔·费舍尔因为对糖、酶、嘌呤、蛋白质特别是氨基酸和多肽等进行的广泛深入研究,获得1902年诺贝尔化学奖。他有三个儿子,其中二儿子死在第一次世界大战的战场上,三儿子因难以承受军事训练而自杀,不满67岁的艾米尔·费舍尔在1919年自杀。

德国化学汉斯费舍尔因为对血红素和叶绿素结构的研究,以及血红素的合成,获得1930年诺贝尔化学奖。1945年,因自己的实验室和研究成果被轰炸摧毁,64岁的汉斯·费舍尔在家中自杀。

摩尔因为应用色谱技术分析蛋白质和生物体液中的氨基酸和肽,与其他两位科学家分享了1972年的诺贝尔化学奖。1982年,69岁的摩尔患严重的肌肉硬化病,在家中自杀身亡。

 

主要参考文献:

(英)霍奇斯,艾伦·图灵传—如谜的解谜者,孙天齐译,长沙:湖南科学技术出版社,2012年。




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