這幾天2019年諾貝爾獎陸續頒佈,諾貝爾獎最初分設物理、化學、生理學或醫學、文學、和平等五個獎項,於1901年首次頒發。1968年,瑞典國家銀行增加設立了諾貝爾經濟學獎。但是一直就是沒有諾貝爾計算機獎。其實是有的,計算機界諾貝爾獎——圖靈獎。 今天和大家聊聊“計算機界的諾貝爾獎”——圖靈獎 ,圖靈獎是美國計算機協會(ACM)於 1966年第一個設立的獎項,專門獎勵那些對計算機領域 做出重要貢獻的個人,素有“計算機界的諾貝爾獎”的美譽。從頒發至今已有近50多個年頭,截至2018年,共計有70多名科學家獲此殊榮。
2000年著名的華裔科學家姚期智教授因在計算理論方面基礎性的工作而獲得此項獎勵成為首位獲得該獎的華人使得該獎引起國人的關注。圖靈獎頒發的歷史,實際上是計算機科學技術發展史的縮影,而且從圖靈獎獲得者身上,我們會受到很多有益的啟迪。
認識圖靈為什麼計算機界的最高獎項會以圖靈來命名呢?圖靈是什麼人呢?
圖靈全名是阿蘭·麥席森·圖靈(Alan Mathison Turing),是英國著名的數學家和邏輯學家,被稱為電腦科學之父、人工智慧之父,是計算機邏輯的奠基者,提出了“圖靈機”和“圖靈測試”等重要概念。 圖靈1912年6月23日出生於英國,圖靈的父親是英國在印度的行政機構的一名官員母親平常也在印度陪伴其丈夫。1926年圖靈的父親退休以後因為退休金不高。為了節省,他們夫婦又選擇在生活費用較低的法國居住 , 沒有回英國定居。因此圖靈和他的一個叫約翰的哥哥很少見到父母親他們是由從軍隊中退休的沃德夫婦帶大的。或許是童年時缺乏父愛和母愛使得圖靈自幼起性格和行為就比較怪僻。圖靈13歲進入寄宿的謝博恩中學學習成績並不特別好, 只有數學例外,演算能力特別強。
1931年中學畢業以後,圖靈想進劍橋大學最負盛名的 “ 三聖學院“ 。但兩次未被錄取。只好進了劍橋的另外一所學院——“國王學院”攻讀數學。第一年的課筆記淺,圖靈很厭煩,沒有好好學,結果在劍橋大學特設的一種叫Tripos的榮譽學位考試中只得了“二等”。好在他急起直追,最後畢業時的數學學位考試還是拿了第一等。圖靈的學位論文課題是關於概率論的中心極限定理。實際上,由於他在研究這個課題時對前人在這方面所做的工作一無所知,可以說是圖靈自己又重新發現了這個定理。
1936年圖靈因就同一課題所發表的論文而獲得史密斯獎。 20世紀的數學界正在熱烈的討論當時最偉大的科學發現之一——哥德爾的不完全定理,在那以前,數學家們總認為,一個數學問題雖然要找到答案也許會有些困難,但理論上總有一個確定的答案,一個數學命題,要麼是真的,要麼是假的。而哥德爾的不完全定理指出,在一個稍微複雜一點的數學公理系統中,總存在那樣的命題,我們既不能證明它是真的,也不能證明它是假的。
數學家們大吃一驚,發現以往大家認為絕對嚴密的數學中,原來有如此令人如此不安的不確定性。每個邏輯學家都在苦苦思索,試圖為陷入了危機的數學找到一條出路,這些邏輯學家包括當時在劍橋的貝特朗·羅素、阿爾弗雷德·懷特海等著名的邏輯學家。這時的圖靈正在劍橋求學。他也同樣為此問題陷入了困境。
1936年,圖靈做出了他一生最重要的科學貢獻他在其著名的論文《論可計算數在判定問題中的應用》一文中,以布林代數為基礎,將邏輯中的任意命題 ( 即可用數學符號) 用一種通用的機器來表示和完成,並能按照一定的規則推匯出結論。這篇論文被譽為現代計算機原理開山之作它描述了一種假想的可實現通用計算的機器後人稱之為“ 圖靈機” 。
這種機器能進行多種運算並可用於證明一些著名的定理。這是最早給出的通用計算機的模型。圖靈還從理論上證明了這種假想機的可能性。儘管圖靈機當時還只是一紙空文,但其思想奠定了整個現代計算機發展的理論基礎。 1945年,圖靈被調往英國國家物理研究所工作。他結合自己多年的理論研究和戰時製造密碼破譯機的經驗起草了一份關於研製自動計算機器的報告,以期實現他曾提出的通用計算機的設計思想。通過長期研究和深入思考圖靈預言,總有一天計算機可通過程式設計獲得能與人類競爭的智慧。
1950年10月,圖靈發表了題為《機器能思考嗎?》的論文 , 在電腦科學界引起巨大震撼 。為人工智慧學的創立奠定了基礎。同年,圖靈花費4萬英鎊,用了約8 0 0個電子管的自動計算機器樣機研製成功, 它的儲存容量比世界上第一臺計算機愛尼亞克大了許多。在公開演示會上, 它被認為是當時世界上速度最快、功能最強的計算機之一。 圖靈還設計了著名的 “ 模仿遊戲試驗 “ , 後人稱之為“圖靈測試” 。
該實驗把被提問的一個人和一臺計算機分別隔離在兩間屋子讓提問者用人和計算機都能接受的方式來進行問答測試。如果提問者分不清回答者是人還是機器那就證明計算機已具備人的智慧(1993年美國波士頓計算機博物館舉行的著名的“ 圖靈測試 “ 充分驗證了圖靈的預言) 。
由於圖靈的一系列傑出貢獻和重大創造,1951年他被選為英國皇家學會院士。但這之後,他就因私生活方面的問題而陷入困境。圖靈是一位同性戀者。在曼徹斯特,他和一位19歲的所謂“街頭青年”默裡有染。默裡把他的一個同夥帶到圖靈住處,這個同夥本是慣偷,臨走時順手牽羊拿走了圖靈一些不太值錢的東西。圖靈不知就裡,報了案,警察偵破後在審訊中得知了圖靈和默裡的關係。20世紀50年代,社會對同性戀不像現在這麼寬容,而認為是嚴重的傷風敗俗。
1952年圖靈被法院傳訊,指控行為“極端不當”。但由於他戰後受過勳,社會地位比較高,而且是一個名人,因此沒有被判入獄,而是給予一年監外察看,並給予藥物治療,注射雌性荷爾蒙。兩年以後,1954年,圖靈因吃了在氯化物溶液中浸泡過的蘋果而在家中死去,年僅42歲。
認識圖靈獎圖靈一生短暫,1954 年英年早逝,年僅42歲。回顧圖靈的一生,不得不感嘆,傳奇而卓越,因為即使以我們現在的數學知識和計算機知識,也許根本無法理解“圖靈機”和“圖靈試驗”。 圖靈去世後,即1966年,圖靈獎在美國被確立,圖靈獎是美國計算機協會設立的第一個獎項,成立的目的一是為紀念圖靈在計算機領域的卓越貢獻,其次旨在推動計算機科學技術的發展和學術交流。成立最初的獎金金額不算太高,設獎初期為2萬美元,1989 年調整為 2.5萬美元,而目前圖靈獎由英特爾公司贊助,獎金為每年10萬美元。
圖靈獎對獲獎條件要求極高,評獎程式極嚴,一般每年只獎勵一名電腦科學家,只有極少數年度有兩名合作者或在同一方向作出貢獻的科學家共享此榮。它是計算機界最負盛名、最崇高的一個獎項,有“計算機界的諾貝爾獎”之稱。
圖靈獎帶來的啟示1. 熱愛電腦科學
圖靈獎的歷任獲得者都是對計算機事業充滿了熱愛,正是這種熱愛,不遺餘力的獎自己的光陰、青春、乃至生命投入到科學研究中;也正是這種熱愛,他們才在計算機領域取得了輝煌的成績。“計算機是如此重要,因此不能把它只留給男人去做!”這是劍橋大學計算機女科學家 Karen Sparck Jones 的一句廣為流傳的話。 她的這句話在2006年圖靈獎獲得者 Frances E.Allen 身上得到驗證。
Allen 深深熱愛著科學研究,強烈的興趣吸引著她津津樂道其中。她於1957 年加盟 IBM 公司,1989年成為第一位女性 IBM院士(IBM Fellow)。1995 年,她被任命為 IBM 技術研究院院長。Allen在研究領域內成就卓越,她的研究幾乎影響了電腦科學發展的 整個歷程。作為在一個男性佔統治地位行業的女性,特別是在60年代,是相當痛苦的,但是正是憑著這種熱愛,Allen在破譯“冷戰時 代”編碼(Cold War-era code)和預測天氣上的傑出成就,成為截至圖靈獎史上首位女性獲得者。
2. 注重團隊合作
計算機領域博大精深,研究開發非一人之力所能完成,需要有共同目標,有同一信念並具備實力的人,互相扶持,互相合作,充分調動團隊的智慧和力量,才能創造電腦科學史上的奇蹟。
在圖靈獎獲得者中,不乏有團隊合作的例子。1994年圖靈獎的獲得者 Edward Feigenbaum、Raj Reddy,他們在卡內基--梅隆大學是師生關係,又是親密的合作伙伴,正所謂禪宗裡所說的“以心傳心”,憑藉著彼此的默契,包容,他們成功的設計和建造了大規模 人工智慧系統,證明了人工智慧技術的重要性和其潛在的商業價值。
美國人羅伯特·卡恩 Robert E.Kahn 和溫 頓·瑟 夫 Vinton G Cerf 正是憑藉著彼此的信任和默契共同創造了一系列計算機網路間共享資料,使網際網路不斷擴充套件和增強的標準,合稱傳輸控制協議和網際網路協議(TCP/IP),於 2004年獲得了圖靈獎設立 38年以來首次被頒發於計算機網路領域的殊榮。
縱觀當今科學技術發展日新月異,單槍匹馬的科研方式顯得力不從心,很難完全處理各種錯綜複雜的問題。只有通過團隊之間互相信賴、相互合作、相互關聯,依靠團隊力量創造奇蹟。
3. 鍥而不捨,勇於實踐
在計算機學科的研究過程中,需要勇於實踐,鍥而不捨,有執著追求的信念的人。執著追求是一種鍥而不捨的精神,對自己理想的追求,在正確的方向中不停前進,不斷的追求。圖靈獎獲得者的所有成就,無一例外地,都是大量實踐和堅持不懈的結果。
例如,莫里斯·威爾克斯是一位頗有影響力的科學家,在電腦科學領域卓有建樹,因由於設計和製造了第一臺內部儲存程式 的計算機EDSAC 而榮獲 1967 年圖靈獎。莫里斯?威爾克斯的一生充滿了變化,但又始終很“執著”,並對涉足過的每個領域都產生了革命性的影響。在設計EDSAC 過程中,遇到了很多問題,比如:在遇到資金的困難的時候,威爾克斯成功地說服了倫敦一家麵包 公司老闆投資該專案,於1949年5月6日,使 EDSAC 首次執行成功並很快投入生產。
其實,所有的成功都不是一蹴而就的,在努力過程中,都會遇到不可預測的問題,所有的問題又都不是簡單可以解決的,需要不斷地實踐,堅持不懈,朝著奮鬥的方向前進,唯有如此,才可能成功。
4. 注重學科交叉,不斷創新
對於計算機科研者來講,多學科交叉融合是資訊科技發展的關鍵,當不同的學科、理論相互交叉結合,同時一種新技術達到成 熟的時候,往往就會出現理論上的突破和技術上的創新。 圖靈獎就是計算機和其他學科之間的交叉產生的成果 ,1969年圖靈獎獲得者 Marvin Minsky 和1971年圖靈獎獲得者 John Mc- Carthy 由於對人工智慧領域的貢獻而獲獎;1975年圖靈獎獲得者 Allen Newell 和 Herbert A.Simon 由於在人工智慧、人類識別心理 和表處理的基礎貢獻而獲獎;1988年圖靈獎獲獎者 IvanSutherland 由於在計算機圖形學方面開創性和遠見性的貢獻獲獎;
2000年,因為對計算理論包括偽隨機數生成、密碼學與通訊複雜度的突出貢獻,華裔計算機博士姚期智獲得圖靈獎;2004年圖靈獎獲獎者 Vinton G.Cerf、Robert E.Kahn由於在網際網路方面開創性的工作而獲獎。
圖靈獎的獲得者使得計算機與其他學科結合,不斷向其他領域拓寬,完善了理論增加了應用,使計算機為人類的服務面更寬廣。