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机器可以思考吗？图灵用一篇论文开启AI时代


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系列文章见: 《回忆AI时代-从图灵机到人工智能》

图灵简介

艾伦·麦席森·图灵(Alan Mathison Turing)1912年6月23日-1954年6月7日, 英国数学家、计算机科学家、逻辑学家和密码分析学家，被誉为计算机科学与人工智能之父。

艾伦图灵

1939年，第二次世界大战期间,图灵加入了英国密码破译中心Bletchley Park,德国军方使用Enigma（恩尼格玛密码机）进行通信加密，图灵设计改进了Bombe(炸弹机）用于快速破解密码获取德军的实时情报信息。

图灵团队大幅缩短了战争时间，间接挽救了数千万人的生命。

图灵设计的Bombe(炸弹机)原型。
炸弹机

对AI与计算机重要的贡献

学术界一般认为图灵一生共发过约18～25篇论文，之所统计的不精确是因为图灵发的渠道不一样，如在期刊、二战期间保密的密码学报告（多年后才公开）和演讲稿等，但它对AI与计算机重要贡献的三篇文论：

1. 图灵机-计算机的鼻祖

1936年，发表了《On Computable Numbers》（中文译 “论可计算数”）这是图灵最著名的论文，被许多人认为是计算机科学的开山之作。图灵在剑桥大学国王学院（King’s College Cambridge）时思考一个非常简单的问题，当一个人在纸上进行计算时，他究竟在做什么？图灵没有从数学公式出发，而是从人的行为出发，他观察到计算员（Computer，当时指人工计算员）实际上是在：

1
2
3
4
读取一个符号
根据规则决定下一步
写入一个符号
移动到下一格

于是图灵想到，如果把这种行为抽象出来，会得到一种最简单的计算机器，这就是后来著名的图灵机（Turing Machine）。

注：它并不是一台真实存在的机器，而是一种用于研究“什么问题能够被计算”的数学模型。

图灵机结构示意图
图灵机结构示意图

今天所有的计算机，本质上都是图灵机思想的工程实现。

图灵机 现代计算机
状态机 CPU
纸袋 内存
读写头 CPU访问内存
状态转移表 程序

2. 最早提出机器学习思想

1948年，《Intelligent Machinery》（中文译“智能机器”）首次系统讨论了受生物神经系统启发的”无组织机器（Unorganized Machines）”，提出了由大量简单计算单元互连组成网络进行学习的思想，这一思想后来被认为是机器学习重要理论先驱之一。

3. 机器能思考么？开启AI时代的论文

1950年，发标了经典论文《Computing Machinery and Intelligence》（中文译 “计算机器与智能”），提出著名问题：

1
2
3
Can machines think?

（机器能够思考吗？）

图灵认为，如果一台机器能够让人无法分辨它是机器还是人，那么它就可以被认为具有类似人类的智能。他的测试方法：

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
           ┌────────────┐
           │   裁判（人） │
           └─────┬──────┘
                 │
      文字聊天（看不到对方）
      ┌──────────┴──────────┐
      │                     │
┌────────────┐       ┌────────────┐
│   人类A     │       │   机器B     │
└────────────┘       └────────────┘

规则如下：

  • 裁判只能通过文字聊天与双方交流。
  • 裁判不知道哪一方是人、哪一方是机器。
  • 聊天结束后，裁判判断谁是真正的人。

如果机器能够让裁判频繁判断错误，那么机器就通过了图灵测试,这也是著名的图灵测试。

论文的脑图
计算机器与智能论文脑图

后记

1952年，英国法律仍将同性恋定为犯罪。图灵因同性恋身份被起诉。法院给出两个选择：

  • 入狱
  • 激素治疗（化学阉割）

图灵选择后者。1954年6月7日，图灵在家中去世，年仅42岁。官方结论为氰化物中毒导致死亡，通常被认定为自杀，但也有学者提出其他可能解释。

1966年，图灵奖（Turing Award）设立。它由 Association for Computing Machinery（ACM，美国计算机协会）设立，以纪念英国数学家和计算机科学先驱 Alan Turing。自 1966 年创立以来，图灵奖一直授予对计算机科学领域做出持久且重大技术贡献的科学家，被誉为“计算机界的诺贝尔奖” ,已经获得图灵奖的人 ( https://influencemap.cmlab.dev/browse )。

2009年，时任英国首相 Gordon Brown 代表英国政府正式向图灵及其他因同性恋身份而遭受不公待遇的人士道歉;

2013年， 英国女皇伊丽莎白二世追授Alan Turing皇家特赦（Royal Pardon），撤销其历史定罪;

2017年，英国正式实施被广泛称为“Turing Law”（图灵法案）的法律，为数以万计因历史同性恋法律而被定罪的人平反。

2021年，英格兰银行（Bank of England）将图灵正式印在50英镑的纸币上。这张50英镑钞票的设计还包含了图灵的签名、公式与计算图纸和图灵机等。

50英镑钞票

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