我要把人生变成科学的梦,然后再把梦变成现实。
——居里夫人
就像美国电脑界有冯·诺依曼一样的伟大人物一样,在英国电脑发展的进程中,也有一个有巨大影响力的天才人物,他就是阿伦·图灵。
此人对于电脑技术的发展,有着无可替代的影响。
阿伦·图灵(Alan Mathison Turing)1912年6月23日生于伦敦近郊的自治镇帕丁顿(Paddington,现归属伦敦Westminster区,英国议会大厦和世界闻名的威斯敏斯特大教堂就在这里)。
图灵的父亲是英国在印度的行政机构的一名官员,母亲平常也在印度陪伴其丈夫。1926年图灵的父亲退休以后,因为退休金不高,为了节省,他们夫妇又选择在生活费用较低的法国居住,没有回英国定居,因此图灵和他的一个叫约翰的哥哥很少见到父母亲,他们是由从军队中退休的沃德(Ward)夫妇带大的。童年时缺乏父爱和母爱,也许正是图灵自幼起性格和行为就比较怪辟,并最终酿成悲剧结局的一个重要原因。图灵13岁进入寄宿的谢博恩中学(Sherbourne School),学习成绩并不特别好,只有数学例外,演算能力特别强。此外,就是擅长赛跑,我们现在还能看到图灵在运动会上参加赛跑中冲过终点时留下的照片。
1931年中学毕业以后,图灵想进剑桥大学最负盛名的“三圣学院”(Trinity College),但两次未被录取,只好进了剑桥的另外一所学院——“国王学院”(King’s College)攻读数剑桥大学。第一年的课比较浅,图灵很厌烦,没有好好学,结果在剑桥大学特设的一种叫Tripos的荣誉学位考试中只得了“二等”。好在他急起直追,最后毕业时的数学学位考试还是拿了第一等,取得这个成绩的学生在剑桥大学有一个特别的荣誉称号,叫Wrangler。图灵的学位论文课题是关于概率论的中心极限定理(the Central Limit Theorem of Probability)的。实际上,由于他在研究这个课题时对前人的这方面所做的工作一无所知,可以说是图灵自己又重新发现了这个定理。1936年图灵因就同一课题所发表的论文而获得史密斯奖(Smith Prize)。
英国现代计算机的起步要从纳粹德国的“谜”开始说起。“谜”(Enigma)是一种密码电报机,是由德国人在一战和二战之间研制成功的一种机器。“谜”能把日常语言变为代码,通过无线电或电话线路秘密传送。它是一个木箱子,配有一台打字机,箱上有26个闪烁不停的小灯泡,与打字机键盘的26个字母相对应。“谜”的设计无懈可击,有一套极精密的解码设置,非一般的电报密码所能比拟。在内行人看来,平白如话,但在旁人,又是无从索解的天书。因此,这台看似平常的机器,有了“谜”的称号。这样,德国的“谜”引起了英国情报部门高度的兴趣。常规的解码方式奈何不了“谜”,怎么办?
这时,天才的数学家图灵出现了。1931年图灵进入剑桥大学国王学院,开始了他的数学天涯。
一到那里,图灵便开始崭露头角,毕业后去美国普林斯顿大学攻读博士学位,在那里就发明过一个解码器(Encipher),二战爆发后回到剑桥。
在剑桥,图灵是一个妇孺皆知的怪才,常有出人意料的举动。他每天骑自行车到离公寓3公里的一个叫布莱切利公园(Bletchley Park)的地方上班,因常患过敏性鼻炎,一遇花粉,就会鼻涕不止,所以图灵就常戴防毒面具骑车上班,招摇过市,成为剑桥的一大奇观。
他的自行车链条经常在半道上掉落,要是换了别人,早就拿去车铺修理了。而图灵偏不,他在琢磨,发现这链条总是踏到一定的圈数时下滑,图灵在骑车时就特别留心计算,于是能做到在链条下滑前一刹那戛然停车!让旁人叹服不已,以为是在玩杂耍。后来他居然在踏脚旁装了一个小巧的机械计数器,到圈数时就停,好换换脑筋想些别的问题。有人说图灵的脑袋转得简直比自行车飞轮还快。
所以,用如此聪明的脑袋来破译德国的“谜”看来不是什么难事。二战爆发后,图灵成为英国外交部通信部门战时公务员,主要负责解码工作。他果然不负众望,成功破译了“谜”。而此时德国人还蒙在鼓里,还以为他们的“谜”能一直迷下去,照用不误,结果泄露了大量的核心机密,在战事上屡屡遭挫。战后,图灵被授予帝国勋章。至于图灵是如何破译“谜”的,由于英国政府严格的保密法令,一直也没有公之于世。所以图灵破译“谜”也成为一个“谜”。
早在20世纪30年代初,图灵就发表了一篇著名的论文《论数字计算在决断难题中的应用》,他提出了一种十分简单但运算能力极强的理想计算装置,用它来计算所有能想象得到的可计算函数。它由一个控制器和一根假设两端无界的工作带组成,工作带起着存储器的作用,它被划分为大小相同的方格,每一格上可书写一个给定字母表上的符号。控制器可以在带上左右移动,控制带有一个读写头,读写头可以读出控制器访问的格子上的符号,也能改写和抹去这一符号。
这一装置只是一种理想的计算模型,或者说是一种理想中的计算机。正如飞机的真正成功得力于空气动力学一样,图灵的这一思想奠定了整个现代计算机的理论基础。这就是电脑史上与“冯·诺依曼机器”齐名的“图灵机”。