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2008-04-02 09:47:31
“政府编码与密码学院”的灵魂 欧洲的战事因之至少提前两年结束
1938年,图灵学成后又回到他的母校剑桥大学国王学院,作为那里的研究员,他继续他在逻辑与数论方面的理论研究.在以后不到两年的时间里,图灵又连续发表了几篇很有分量的数学论文,为他赢得了更大的声誉.与此同时,图灵开始秘密地为英国“政府编码与密码学院”工作,研究“密码学”理论和实用的编码技术.
第二次世界大战爆发后,英国在1939年对德宣战,图灵随即应征入伍,正式到“政府编码与密码学院”服役.“政府编码与密码学院”实际上是英国的战时情报中心,该学院的重要情报可直接送给首相丘吉尔.虽然参军服役,图灵却没有离开剑桥,每天上班的地方是一个对外称为“布雷契莱园”的庄园,他和同事们的主要任务是破解德军的军事密码,那得靠数学工具和数学家的智慧.任务极具挑战性,对手非常不简单:德国人在二战之前研制成功了一种密码电报机,它能把平常的语言文字(俗称“明文”),自动转变为代码(俗称“密文”),再通过无线电或电话线路秘密传送出去.“密文”即使被他人截获,也令人不知所云,如“谜”一般.这个设计精密、似乎无懈可击的密码电报机,因之被称为“谜”,德国人洋洋得意.
常言说得好:“一物降一物”,“谜”的克星就是大天才图灵.图灵在布雷契莱园领导着一个 200来位密码专家的队伍,成功破解了“谜”的秘密.而德军却还毫无觉察,继续用“谜”传输军事情报,因此泄露了大量的军事机密,导致在战事上屡屡挫败.英军则节节胜利,屡建战功.功劳首推图灵,虽然未去前线杀敌,也从未荷枪实弹,但图灵一介书生,堪敌百万雄兵.
1942年,他曾赴美数月,目的是使两国的语音加密系统能够协调兼容,以便在联合对付德军的 U-潜艇危机方面建立两国最高层的情报共享,以及为英国丘吉尔首相和美国罗斯福总统建立秘密安全通话热线.当时美国的语音加密系统庞大,要占据一个大房间;而图灵为英国研制的系统,则轻巧如一台打字机.
就在图灵出差期间,德国海军突然更新加密系统,提高了密码的复杂度,图灵手下那200多位专家为此绞尽脑汁,仍束手无策.一直等到图灵回国,亲自出马,难题才迎刃而解,令同侪极为惊佩.在布雷契莱园,无论年长年幼,大家一律称呼图灵为“教授”,足见其威望之高.
至于图灵是如何破译德军密码的,由于英国政府严格的保密法令,一直没有公之于世,图灵如何破译“谜”也成了一个永远的“谜”.我们仅仅知道,为提高实际破译的速度,他和布雷契莱园的同事们首先研制了一台密码破译机,取名“邦比”,后来又研制出一台专门破译密码的电子计算机,取名 “巨人”.它们使“政府编码与密码学院”如虎添翼——过去每月大约能够破译39,000条截获的密码情报,后来提升到84,000条,差不多每两分钟就能破译一条.而立之年的图灵已经成为“政府编码与密码学院”总顾问,全面影响着布雷契莱园的运作.
德国人在二战后期,又研究开发了一个代号为“鱼”的密码系统,十分复杂,比“谜” 更为“安全”,是德军最高统帅部和希特勒本人专用的密码.“鱼”也难逃“法网”,被图灵成功破解粉碎,时间恰恰赶在盟军诺曼底登陆的前夕.
图灵和他的同事在搜寻与打击德军的U-潜艇、协助盟军诺曼底登陆等重大军事行动中发挥了关键作用.人们估计:“政府编码与密码学院”的工作使欧洲的战事至少提前两年结束.图灵也因此在1946年获得“OBE”,即“不列颠帝国勋章”,那是英国皇室给予为国家和人民做出巨大贡献、立下大功的人士的荣誉.
布雷契莱园的教授大智若愚
图灵在剑桥是个家喻户晓的人物,可能有人不知他的姓名,但妇孺皆知布雷契莱园有位“教授”,是个科学奇才.图灵或者“布雷契莱园的教授”的那些逸闻趣事,至今仍被人们津津乐道.
大智若愚,行为“怪异”似乎是天才人物的“通病”.让我们来想象一下这位天才科学家的模样.曼彻斯特大学的教授、图灵的朋友这样描写:“图灵生得前庭饱满,下颌方圆,头型曲线真漂亮,令人难忘.一头褐发,迷人的碧眼闪闪发光,坚毅的下巴,是个帅气十足的男子汉.可他的穿着过于随意,毫无章法,有时身上披上一件过时的大衣,直接套在雪白而考究的衬衣外面.图灵不苟言笑,尤其不喜欢与陌生人谈话,那时他会拘谨、口吃,就越发羞怯腼腆,总在啃自己的指甲,躲避着生人的目光.然而,若是在信任的好友中间,他那闪电般的思维,跳跃而深邃;坦诚的言词,滔滔不绝;独到的见解,永远出人意料.图灵超群的智慧与平易的谈吐总带给朋友们极大的享受.”
据说,图灵有一辆破旧的自行车,那是他上下班的交通工具.这辆车子经常掉链子,他却懒得把车送去修理,而是想办法对付它.他发现总是骑到一定的圈数时,链子就掉下来.于是他在骑车时就特别心中计数,边骑边数脚蹬子轮盘转过的圈数,就在链子快要掉下前一刹那戛然停车,倒一下脚蹬子轮盘,上车再骑.图灵就这样一路走走停停,链子再也掉不下来了.后来他还在脚蹬子旁边安装了一个小巧的计数器,代替心中计数.图灵愚耶?智耶?
图灵有花粉过敏的毛病,一到春暖花开时节,五官奇痒难耐,眼泪鼻涕不止,痛苦不堪.而图灵又拒绝使用脱敏药物,因为那些药物会令他昏昏欲睡,头脑不清.于是,每当花粉严重的季节,他骑车上下班时就戴上防毒面具,十分抢眼:他为剑桥制造了一道街景奇观.
由于战争时期瓷器奇缺,为了防止茶杯丢失,他居然弄来一条铁链,把茶杯锁定在暖气管子上,此事成为布雷契莱园的笑谈.
图灵大事清楚,小事糊涂,闹过不少笑话.二战爆发后,人人皆知英国无法抵御德寇入侵,伦敦等地很可能沦陷.覆巢之下,焉有完卵,银行也必被法西斯鲸吞.英国人只好纷纷提出存款,自己保管.图灵则把存款兑换成两个大银锭,分别埋藏在两处树丛中,作上标记,并且绘制一份秘密位置图,以为万无一失.然而在战争结束后,图灵按图索骥,却无论如何也找不到原来埋藏银锭的地方.战争期间,伦敦虽然没有沦陷,却未能躲过德军的狂轰滥炸.轰炸后,伦敦陷于火海.许多原来用于定位的参照物发生了改变,甚至完全消失了.图灵智者千虑,却没想到他的秘密位置图变得毫无用处.图灵不甘心,自制一台金属探测器,在树丛中广泛搜索.无奈可能的目标范围太大,他徒劳无功,铩羽而归,着实沮丧了几天.
图灵自幼喜爱运动,战后更加热爱越野长跑.他经常参加业余高手们的越野长跑训练和竞赛.即使去参加学术会议,同事们都是搭乘公共交通工具,而图灵则舍代步而跑步,而且还是第一个到达会场.要不是因为受伤,他会代表英国去参加1948年的奥林匹克运动会的.
曼彻斯特大学的人工智能之父 机器能思考
1945年二战结束,图灵复员,随后被英国国家物理实验室聘为高级研究员,他于是又回到出生地伦敦,专心研究计算机理论.计算机的研究在当时属于绝密,他撰写的论文都没有公开发表.我们所知道的是,当年图灵写了若干份“内部报告”,明确提出了 “自动程序”的概念,在1970年得以解密,后来收入爱丁堡大学的《机器智能》论文集中.
理论上的准备已经充分,而且在战争时期已经具有运用计算机的经验,此时的图灵对计算机的发展前景胸有成竹,他兴致勃勃地拟订了一份“自动计算机(ACE)” 的设计方案,完整地描绘出通用数字电子计算机的结构.要知道,早在10年前他就提出了抽象的“万能图灵机”概念,然而观念超前,和者盖寡.如今他要亲手把那虚无缥缈变成现实.此时的图灵更注意到存储量与运算速度是计算机的核心,他设计的ACE在性能上,大体相当于上个世纪80年代美国苹果公司研制的个人电子计算机“麦金塔”.图灵实在太超前了,国家物理实验室认为制造原原本本的ACE在工程与技术方面过于困难,知难而退,仅仅制造了一台简化了的ACE,其运算速度和存储量均大为逊色.
尽管不如图灵所愿,但这台ACE毕竟是图灵研制成功的第一台公开对外的电子计算机.况且 ACE一鸣惊人,被公认为是当时世界上最快的电子计算机之一.图灵特别满意它的存储功能,骄傲地向参观者介绍:“它能十分轻松地记忆任何一本小说中的10 页内容,一字不差!”这在半个世纪以前是多么了不起的奇迹!图灵和他的ACE惊呆了参观者.
国家物理实验室的保守态度与故步自封,使它在后来国际计算机发展的竞赛中被淘汰出局.图灵爱莫能助,英雄无用武之地,他选择了“跳槽”.
1946年,英国皇家学会成立计算机实验室,设在曼彻斯特大学,一时群英荟萃,成为英国计算机事业的中心,总负责人是图灵在“政府编码与密码学院”的老同事和好朋友纽曼教授.图灵是皇家学会计算机实验室的常务副主任,实际上的负责人.图灵成为实验室的灵魂,他的计算机理论指导着实验室的发展,世界上第一台商业计算机“马克一号”即在这里问世.
大凡每一个新学科出现,总有天才人物披荆斩棘做开路先锋,那需要常人所不具备的敏锐、远见和想象力.图灵的兴趣与志气绝不仅仅在于制造出性能超群的机器,那是一般的科学家和工程师们的事情.图灵所关注的问题,远非计算机本身,而是极富远见地设想计算机可以做什么,例如,从数字计算到代数运算,破译密码,处理文档资料,甚至下棋等等.他运用那时仅有的计算机“马克一号”去模拟生物生长的某些片段,尤其是接合子的基因如何决定动植物解剖结构的机制.这成为后来“仿真系统”和“人工生命”学科的起源.他在思考与探讨人脑与计算机之间的关联与互动.图灵在他的另一篇划时代的论文《机器能思考吗?》中,这样描述他的设想:“人的大脑好似一台巨型的电子计算机,初生婴儿的大脑皮层像'尚未组织好的'机器,可以经过训练,使之成为'组织好了的'类似于万能机(即万能图灵机)式的机器.” 早年在剑桥大学获得的数学与哲学方面的深厚功底又一次发挥了力量,图灵是当之无愧的现代“人工智能”之父.也正因为图灵和他的“人工智能”,电子计算机方有了另外一个名字:“电脑”.
为了演示人机对话,图灵编写了一套象棋程序,当时却没有一台足够好的计算机去执行这个程序.于是图灵就亲自模拟计算机,严格执行他预先编写的程序走棋,模拟的“计算机”每走一步要用半小时.他就这样与同事下了一盘,结果“计算机”输了.
