艾伦·麦席森·图灵——如谜的解谜者

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、逻辑学家,被称为计算机科学之父,人工智能之父。
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《科学美国人》这样评价图灵性情矛盾的一生:“个人生活隐秘又喜欢大众读物和公共广播,自信满怀又异常谦卑。一个核心的悖论是,他认为电脑能够跟人脑并驾齐驱,但是他本人的个性却是率性而为、我行我素、无法预见,一点也不像机器输出来的东西。”

图灵在科学、特别在数理逻辑和计算机科学方面,他的一些科学成果,构成了现代计算机技术的基础。

可计算性理论

用一般递归函数虽给出了可计算函数的严格数学定义,但在具体的计算过程中,就某一步运算而言,选用什么初始函数和基本运算仍有不确定性。为消除所有的不确定性,图灵在他的“论可计算数及其在判定问题中的应用”一文中从一个全新的角度定义了可计算函数。他全面分析了人的计算过程,把计算归结为最简单、最基本、最确定的操作动作,从而用一种简单的方法来描述那种直观上具有机械性的基本计算程序,使任何机械(能行)的程序都可以归约为这些动作。这种简单的方法是以一个抽象自动机概念为基础的,其结果是:算法可计算函数就是这种自动机能计算的函数。这不仅给计算下了一个完全确定的定义,而且第一次把计算和自动机联系起来,对后世产生了巨大的影响,这种“自动机”后来被人们称为“图灵机”。

判定问题

图灵在判定问题上的一大成就是把图灵机的“停机问题”作为研究许多判定问题的基础,一般地,把一个判定问题归结为停机问题:“如果问题A可判定,则停机问题可判定.”从而由“停机问题是不可判定的”推出“问题A是不可判定的”。
所谓停机指图灵机内部达到一个结果状态、指令表上没有的状态或符号对偶,从而导致计算终止。在每一时刻,机器所处的状态,纸带上已被写上符号的所有格子以及机器当前注视的格子位置,统称为机器的格局。图灵机从初始格局出发,按程序一步步把初始格局改造为格局的序列。此过程可能无限制继续下去,也可能遇到指令表中没有列出的状态、符号组合或进入结束状态而停机。在结束状态下停机所达到的格局是最终格局,此最终格局(如果存在)就包含机器的计算结果。所谓停机问题即是:是否存在一个算法,对于任意给定的图灵机都能判定任意的初始格局是否会导致停机?图灵证明,这样的算法是不存在的,即停机问题是不可判定的,从而使之成为解决许多不可判定性问题的基础。

图灵实验

图灵对于人工智能的发展有诸多贡献,提出了一种用于判定机器是否具有智能的试验方法,即图灵试验。

图灵试验由计算机、被测试的人和主持试验人组成。计算机和被测试的人分别在两个不同的房间里。测试过程由主持人提问,由计算机和被测试的人分别做出回答。观测者能通过电传打字机与机器和人联系(避免要求机器模拟人外貌和声音)。被测人在回答问题时尽可能表明他是一个“真正的”人,而计算机也将尽可能逼真的模仿人的思维方式和思维过程。如果试验主持人听取他们各自的答案后,分辨不清哪个是人回答的,哪个是机器回答的,则可以认为该计算机具有了智能。这个试验可能会得到大部分人的认可,但是却不能使所有的哲学家感到满意。图灵试验虽然形象描绘了计算机智能和人类智能的模拟关系,但是图灵试验还是片面性的试验。通过试验的机器当然可以认为具有智能,但是没有通过试验的机器因为对人类了解的不充分而不能模拟人类仍然可以认为具有智能。图灵试验还有几个值得推敲的地方,比如试验主持人提出问题的标准,在试验中没有明确给出;被测人本身所具有的智力水平,图灵试验也疏忽了;而且图灵试验仅强调试验结果,而没有反映智能所具有的思维过程。所以,图灵试验还是不能完全解决机器智能的问题。

计算机界的诺贝尔奖

为了纪念他对计算机科学的巨大贡献,由美国计算机协会(ACM)于1966年设立一年一度的图灵奖,以表彰在计算机科学中做出突出贡献的人,图灵奖被喻为“计算机界的诺贝尔奖”。每年,美国计算机协会将要求提名人推荐本年度的图灵奖候选人,并附加一份200到500字的文章,说明被提名者为什么应获此奖。任何人都可成为提名人。美国计算机协会将组成评选委员会,对被提名者进行严格的评审,并最终确定当年的获奖者。奖金金额不算太高,设奖初期为20万美元,1989年起增到25万美元,奖金通常由计算机界的一些大企业提供(通过与ACM签订协议)。目前图灵奖由Google公司赞助,奖金为100万美元。

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