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20世纪最有影响力的科学家是?

作者:tor1198 发布时间:2019-03-18 22:17 浏览次数 :

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  撰文:孙鹏(计算机博士)

  今年一月,BBC发起了一个名为“20世纪最具影响力人物”的投票。曼德拉、毕加索、拳王阿里等我们耳熟能详的名字都出现在这份名单中,涉及了包括政治、科学、艺术、体育等在内的7个领域。

  在科学领域,入选的有居里夫人、屠呦二八杠规则呦、图灵和爱因斯坦。

  经过数周的投票,最终荣获20世纪最有影响力的科学家是计算机之父——艾伦·图灵(Alan Turing)。

  相信很多人对这个结果有各种各样的看法,因为无论是谁获此殊荣,可能都不敢独占这个“最”字。

  抛开对“之最”的争论,我们想要来聊聊,图灵究竟有何伟大之处,让大众对他有着别样的情怀?

  原因有很多,作为一名计算机科学的研究工作者,我认为最重要的几点是:他不仅带来了学科的奠基和战争的救赎,更有哲学的思辨和对人性的思考。

  学科的奠基

  让我们回到1900年。

  当时,德国数学家及逻辑学家希尔伯特(David Hilbert)在国际数学大会上发表了一场历史性的演讲。他提出了23道当时有待解决的数学大问题,被后世称为希尔伯特23问。这些问题大力推动了整个20世纪的数学发展。

  在这一系列问题中,第10个问题提出:我们是否可以设计一个可行的过程,并通过有限次运算来判定任何多个未知数的整系数方程有无整数解。

  在提出这个问题之后,希尔伯特开始大力推崇让所有数学家都去构建数学公理,让所有的数学理论都能从这些构建的公理中通过一个完备且一致的体系得到证明。当然,希尔伯特推崇的这个概念是否可行完全取决于他所提出的第10个问题能否被证明为正确。

  在1928年的学术会议上,希尔伯特又提出了数学是否兼具完备性、一致性以及决定性的疑问。言下之意是,是否存在一个确定的方法,在理论上适用于任何假设且给出正确的结果。而该构想也被命名为“希尔伯特决定问题”。

  1931年,数学家哥德尔(Kurt G?del)发表了一篇划时代的论文:《论数学原理及相关体系的形式不可判定命题》,提到了著名的不完全性定理。他采用了一个数学及逻辑学的方法,证明了希尔伯特决定问题中所提出的“完备性与一致性无法共存于一个数学系统里”。

  不完全性定理自提出之后,就在数学及哲学界引起了不小的轰动。因为自那之后,越来越多的数学问题开始被证明是不可判定的。这让数学家们人心惶惶,因为谁也不能保证,自己潜心研究了几十年的问题,不会顷刻之间在微赢棋牌数学系统中被证明为不可判定。哲学家们也开始自我怀疑,因为他们所信奉的绝对真理的体系开始瓦解,不完全性定理使他们知道了——有些东西即使是在理论上也是不可能知道的。

  在哥德尔解决了“希尔伯特决定问题”中的完备性和一致性的不共存关系之后,这个问题便只剩下了决定性没有得到证明。

  五年后,在一篇名为《论数字计算在决断难题中的应用》的论文中,这个问题被图灵机的概念解答了。

  没错,这是图灵的一篇极其重要的论文。这篇文章中所提到的图灵机的概念,使他最终从数学和逻辑学的系统中,开辟出一个全新的分支——计算机。

  在当今社会,或许大部分人并不能直接体会微积分或者相对论带来的社会进步,然而我想不会有人没有感受过计算机和随之而来的数字社会所带来的裨益。

  战争的救赎

  大多数人熟悉的,可能是图灵在二战破解德军密码的故事。

  早在二十世纪初页的时候,一些国家开始将一种“转子加密机” 用于商业以及政府之间的信息加密和传输。这种加密机后来被统称为恩尼格玛机。

  后来第二次世界大战爆发,恩尼格玛机被德国改进后用在了军事信息的加密。当时,德国骄傲地称恩尼格码为“不可破之加密”,对它有着非常高的自信——因为想用穷举法来破译密码是不可能的。

  但事实是,波兰数学家马里安.雷杰夫斯基就曾利用恩尼格码在设计和使用中存在的各种缺陷,破解了商用恩尼格码。但由于德国军方对恩尼格码的设计和使用进行过改进,再加上战争的临近,使得波兰科学家们不得不放弃对恩尼格码的研究。他们将所有的研究成果随着一个波兰制造的恩尼格码样机一并送到了英国。

  在经过各方国力对比之后,英国认为,破解恩尼格码是提早结束战争和终止伤亡的关键。于是那台恩尼格码机以及波兰科学家的所有研究成果,便以国家头等机密被放置在了英国的布莱切利公园。政府决心不惜一切代价破解恩尼格码,他们聘请了当时国内最有名的语言学家、密码学家以及数学家来共同研究破解方法。

  在众多被聘请的数学家中,图灵是最默默无闻的一位。原因很简单:

  首先,当时图灵的德语水平远不及团队中的其他人。试想一个不怎么会德语的人如何去破解德国人的密码呢?因此团队并没有将很重要的任务交于图灵。

  其次,当时的图灵已经看牛牛怎么玩出了传统破译方法的弊端,所以他很少与同事合作,反而致力于设计一个能以相对聪明的穷举法来破解所有恩尼格码的机器。

  他从马里安·雷杰夫斯基的工作中得到启发,认为加密字母的循环是破解恩尼格码的重要突破口。他以此为理论依据,制造出了一台由很多转子组成的机器。然而这台机器的效率很低,这也一度困扰了图灵及其整个团队很长一段时间。

  转机出现在1941年,当时英国海军捕获了德国的U110潜艇并获得了密码本和密码机。密码本上记录着一个月中每天的当日密钥。凭借这短时间的这些密钥,英国人破译了大量的德国电文,并从中发现了致命的规律。比如每天早上6点,德国会定点发送天气预报,并在每封电文的结尾提到“希特勒万岁”。加之恩尼格码不能用同样的字母加密其本身,这些规律性的特性瓦解了恩尼格码的传奇。

  图灵的发明大大缩短了二战的时长,拯救了无数人的生命。

  哲学的思辨

  第三则故事,就要说到哲学了 。

  早在1637年,笛卡尔在《谈谈正确引导理性在各门科学上寻找真理的方法》一书中就提出了二元理念的哲学思想,即心灵是非物理物质,因此不能以纯物理来解释。

  当时,这个理论受到了以狄德罗为主的唯物主义理论的挑战。按照狄德罗的说法,如果发现一只鹦鹉可以回答一切问题,就可毫不犹豫地宣布它存在智慧。而根据这种说法,人工智能成为了可能。

  两派的哲学家为此争吵了数百年,其问题的根源就在于机器是否能用与人相同的方式进行“思考”。面对这个问题,即便是在科学如此发达的今天也很难解释清楚,毕竟人类大脑还有着太多我们自己都无从了解的东西。

  到了1950年,图灵发表了论文《计算机器与智能》。在这篇论文中,他巧妙地绕过了“思考”一词,选择了一个可以准确定义并很恰当地接近“机器是否可以思考”的替代问题——模仿游戏:

  假定在游戏中有三个人:男A、女B,以及询问者C。C独自呆在一个房间中,C与A、B的交流只能通过两个连接A、B所在房间的传真机来完成。C需要通过和A 、B进行对话,判断他们哪个是男人、哪个是女人。A的目的是模仿女人,尽量扰乱C的判断;B的目的是尽量让C相信自己是个女人。

  现在,如果我们将A换成一台机器,再按照如上规则重新进行游戏,那么C在进行判断时的准确率是否与当A是一个男人时一样?

  这就是我们熟知的图灵测试。

  这是一种非常有技巧的提问方式,它要通过来自暗箱的反馈判断暗箱的属性。这种代换巧妙地避开了“思考”一词的定义模糊性,完全由测试结果的统计性对比来判断到底人和机器在行为表现方面是否足够接近。

  如果一台机器拥有所有人的行为能力,那么是否意味着,拥有心灵与意识这种无法准确定义的东西就不再那么重要了?

  我们可以再看一个例子。1980年,美国哲学家约翰·希尔勒(John Searle)提出了一个名为“中文房间”的思想实验:假如我们将一个不懂中文的人锁在一个房间里,交给他一本记录了中文里所有字法、词法、句法等规则的说明手册和足够多的中文字符。接着,从房间外传来很多中文字符,他需要根据说明手册来选择中文字符,并将字符传出房间。

  在这个过程中,房间外的人甚至会认为,从房间传出中文字符的人是懂中文的。

  从此刻起,人工智能的发展摆脱了二元理论或者唯物主义论的纠缠,以一种以结果为导向,更接地气的方式蓬勃发展起来。也正是这一划时代的论文,使图灵获得了人工智能之父的桂冠。

  要知道现在的人工智能,无论是在围棋中大胜人类的AlphaGo,还是在电子游戏中大胜专业玩家的AlphaStar,究其本质不过是一个以大数据为基础的统计学模型的黑匣子,我们其实并不知道黑匣子里面发生了什么。

  人性的思考

  图灵为人类作出了无比巨大的贡献,可同时,他也是人间悲剧的主角。

  1952年,就在图灵划时代的论文《计算机器与智能》发表两年之后,39岁的图灵在遭到入室盗窃后报警,警方在搜查之后意外发现图灵是同性恋。

  在当时的英国,同性恋是不被允许的。于是图灵零点棋牌遂以“颠倒性行为罪”被起诉并判刑。法院给了他两个选择——坐牢或化学阉割,图灵选择了后者。

  所谓的化学阉割,就是向人体注射雌激素,这种注射会对身体造成严重的影响。在遭受了一年这样的注射之后,图灵出现了乳房不断发育等严重副作用,他的健康受到了很大的影响。

  1954年6月7日,不堪重负的图灵,咬了一口浸染了氰化物的苹果,离开了人世,享年41岁。

  这件事情引发了当时舆论和科学界的一片哗然。大家开始反思,我们是否应该以更文明、更宽容的态度去看待不同于我们的行为和习惯。2009年,超过三万英国民众签名请愿,当时的首相布朗在《每日电讯报》撰文,代表英国政府就当年的同性恋判决向图灵公开道歉。

  2012年,又有超过两万英国民众签名请愿,要求政府为图灵颁布赦免状。虽然这个提议被当时的议会以“不合时宜”为由拒绝,但在一年后的平安夜,英国女王伊丽莎白二世宣布赦免了这位计算机与人工智能之父。

  2017年,《艾伦·图灵法案》在英国生效。该法案赦免了英国历史上因反同性恋法律而定罪的所有同性恋及双性恋。根据《艾伦·图灵法案》,在1967年前任何因“严重猥亵法”而被定罪的同性恋和双性恋男子可得到赦免,他们个人档案中的“犯罪记录”将被抹除。至此,由同性恋引发的社会反思暂告一段落。图灵也用自己的生命在世人心中埋下了反思人性的种子。

  可以说,简单的“计算机之父”这几个字,不足以概括图灵的一生。他所开创的不仅仅是一个学科,而是一个时代不可或缺的根深蒂固的科技。他所拯救的也不仅仅是因为战争提早结束而免于杀戮的战士和平民,还有更多因为对人性丑恶的反思而免于挣扎的人们。

  所以,即便是面对这次BBC榜单中的任何一个鼎鼎有名的大人物,图灵仍配得上“20世纪最具影响力的人”的称号。

  编辑:重光