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图灵的一生

老逛 逛逛GitHub 2021-08-19
假期看了一部电影《模仿游戏》,讲的是人工智能之父图灵的故事。
说起图灵,可能你知道他是计算机科学之父、人工智能之父。计算机领域最负盛名的奖项「图灵奖」都用他的名字命名。
但你可能不知道,二战期间,他和他的团队扭转了欧洲乃至整个世界的战局,改变了人类命运的走向。

ONE. 情报之战1939 年,伦敦被笼罩在一片阴霾之中,英国正面临着与德国的全面战争。
同年 9 月 1 日,德国入侵波兰,第二次世界大战,爆发。
影响一场战争胜负的因素有很多,兵力、军备、战略都是非常重要的因素。相比这些,情报反而更加关键,能截获敌军情报胜过千军万马。
为了防止机密被对手得知,战时国家都会对自己的情报进行加密处理。
第二次世界大战期间,德国为了加强自己情报的隐秘性,花费了大量精力,研发出了当时被认为最安全的加密系统 :恩尼格玛密码机(Enigma)
这就是恩格尼码密码机,小小的木匣子威力无穷。
键入一个字母,出来的可以是任意一个字母。即便有人截获了加密情报,看到的也只是一串串天文数字。只有配备相应的破译机,才能轻易的翻译出来。
二战期间,这个小木匣子被德军广泛使用。
大西洋运输线上,一艘艘船载满物资,为战争前线的英国士兵运送补给。德军借助恩尼格玛密码机下达加密命令,部署潜艇对补给船进行打击。
杀人如麻的潜艇出没于大西洋的运输线上,以令人心惊胆战的速度击沉英军的船只。
英国首脑丘吉尔知道,如果不阻止德军的潜艇战术,英军会出现补给短缺的局面。防止胜利的天平向德军倾斜,截取破译情报变得刻不容缓。
如果英军能截获并破译潜艇战术的部署情报,就可以确定其位置击毁潜艇。
破译情报之路上最大的 Boss 就是恩尼格玛,整整 13 年,英国人都认为恩尼格玛是不可破译的。
面对这种局面,英国政府成立了一个秘密组织,坐落于历史悠久的布莱切利园,这儿就是进行密码破译的大本营。
该组织秘密招募了大量数学天才、逻辑学家专门负责恩尼格码的破译工作,大名鼎鼎的人工智能之父艾伦·麦席森·图灵(Alan Mathison Turing)就是这一群天才中的一员。
TWO.  艾伦·图灵
牛逼的人,从小就牛逼。
23 岁,图灵就被选为剑桥大学国王学院院士。24 岁,提出了图灵机的构想。在随后的两年里,图灵在美国普林斯顿大学做博士研究,涉及逻辑学、代数和数论等领域。
对一般人来说,这些成就可能是一辈子难以企及的高度。但是对于图灵,这只是一个开始。
1938 年 9 月,图灵应招加入了破译密码的组织,专门负责恩尼格玛的密码分析。
破译工作并不顺利,恩尼格码机可以产生的加密方案共 1.5 种,看到这你可能会懵逼,是什么东西?
类似于万、亿一样,也是一个计数单位。当我们听到亿级的数字,就感觉大到不行,而垓所表征的数字到底有多大呢?可以看下面:
个、十、百、千、万、十万、百万、千万、亿、十亿、百亿、千亿 、兆、十兆、百兆、千兆、京、十京、百京、千京、、十垓、百垓、千垓
可想而知,破译工作的难度之大。
如果军方进行暴力破解,破译当天截获情报需要 2000 万年。更让人绝望的是,德国人每一天都会用不同的加密方案,在一天内穷举出所有的可能性几乎为零。
图灵意识到,暴力穷举是一条死路。他想创造一台机器,一台比人算得更快的东西,用机器来对抗机器。
在《模仿游戏》中,他创造了一台计算机雏形,命名为"克里斯托弗"。相比于现在的笔记本电脑,这台机器有一堵墙那么大。

通过他和团队的努力,终于在 1941 年,这台机器运转了起来。相比于人力计算,克里斯托福的计算速度大大提升。

即便是计算速度得到了巨幅提升,破译一份情报也得需要数年的时间。

战争是残酷且无情的,人命关天,这样的效率肯定不行。


THREE. 出现转机
图灵分析了大量的德国电文,他发现许多电报有固定的格式。只要找到情报中出现频率最高的词,优先破译,就能排除大量无意义的排列组合,从而大大加快破译速度。
图灵和他的团队开始仔细分析德国电文,他们发现每封电报中都会出现“天气”和“希特勒万岁”。
他们立即将这个猜想运用到刚刚截获的情报中,没过多久,克里斯托福就计算出了结果,他们顺利的拿到了真实情报。
德国人做梦也没有想到会输在一句希特勒万岁上。
英国为了不让德国人发现已经成功破译恩尼格码,不得不“装不知道”,这也做出了很多牺牲。
破译了恩尼格码密码机,就像打开了上帝视角。他们成功扭转了欧洲战局,没过多久,德国战败了。

因为这,二战至少提前 2 年结束,间接拯救了 1400 万条生命。


FORE. 一个苹果
真正的历史中,这台机器并不是图灵发明的,甚至不叫克里斯托福,而是叫炸弹(bombe)。波兰数学家发明,但波兰人还没有破译成功,德国就把波兰给灭了。

在后续整个破译过程中,图灵起到了关键作用,他基于波兰人的研究成果,用自己的理论,升级了 bombe,才换来了第二次世界大战的胜利。

二战结束,图灵回归了平静的生活。

敌军情报的破译工作属于军事机密,战胜后并没有公开表彰。在当时,图灵的所作所为也鲜有人知晓。

1952 年的一天,图灵的同性伴侣和一名同谋,闯进了图灵的房间实施盗窃。图灵报警,却被警方以同性恋的罪名逮捕定罪。

在那个狭隘的时代,人们认为这是堕落的象征。图灵为了免于牢狱之灾,甘愿接受激素治疗,进行化学阉割。

药物注射给图灵生理和心理上带来了双重打击,他无法忍受这份折磨。

17世纪,一个苹果成就了牛顿。

20世纪,一个苹果杀死了图灵。

接受化学阉割的一年后,图灵服食了一个带有氰化物的苹果在房间中自杀,终年 41 岁。

丘吉尔曾在回忆录中这样记载:“图灵作为破译了Enigma(恩尼格玛)密码机的英雄,他为盟军最终成功取得第二次世界大战的胜利做出了最大的贡献。”

2013 年 12 月 24 日,英国女王伊丽莎白二世赦免了图灵。

关于这件事,知乎上一个帖子说的很好:" 然而,我并不觉得他需要谁的赦免,也没有谁有资格赦免他。"
参考资料
[1] 《艾伦·图灵传》
[2] 《模仿游戏》
[3] 天才简史-图灵:旷世奇才,图灵的传奇
[4] 人工智能之父阿兰图灵的一生
[5] sohu.com/a/316856982_646439
[6] zhihu.com/question/28397034
[7] hzhihu.com/question/29122052

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