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相关日志

人类实在没有文明很多年……
热度 12 freefloating 2015-8-10 18:42
由于轻舟《 从Enigma到“鳄鱼追斑马” 》的推荐，我赶紧上美团去订电影票，结果竟然没发现潍坊哪家电影院在放这个片子，又上猫眼上找，终于找到了，新建的阳光100有。 昨天（周日）中午和儿子去看，其实去前我有点小小的担心的，毕竟不可回避的图灵的同性恋话题，我并不知道电影中会如何处理， 询问之下，得知是可以带孩子看的，并没有什么不合适的镜头。 儿子对待电影和书一样的态度，一副宁缺毋滥的架势……有他老妈我出钱出车加请吃饭还不能说陪他看电影，只能说请他陪我看电影，他还经常不买账。切，以后你爱跟谁看跟谁看，俺们自己看。 好在《模仿游戏》儿子很喜欢，儿子有时候也会很爱跟我讨论一些给他留下深刻印象的电影，比方说《蝙蝠侠·黑暗骑士》、《变形金刚》，或者说《三傻大战好莱坞》和《地球上星星》……但其实各种侠的片子他并不爱看，这倒是可以理解，就像有一天我不小心看了一下《雷神》，直接睡着了好几次，于是释然到原来好多片子不值得看，原来美国人也可以拍成这样。 《模仿游戏》整个片子感觉还蛮正能量的，虽然让人忍不住唏嘘落泪，但并不阴暗。只是慨叹原来人类文明如现在，才这么短的时间。对于同性恋之类的问题，你可以不喜欢，但并不应该作为可以伤害控制别人的原因。 马丁路德金的被杀到现在也还没有50年，文化大革命的黑五类红五类也不过是40年前的事情，图灵的被特赦才是2013年的事情……儿子慨叹道，要是人类文明了才没几天，就破坏环境把自己毁掉了，那太可惜了。 前段时间看完《三体》，开玩笑总结为：文化大革命毁掉了整个宇宙。其实大刘对人性的把握还是蛮准确的，他的黑暗森林法则类似于宇宙达尔文主义，透着绝望的理性逻辑。 但我还是觉得可以相信美好，因为美好才是人类的生存的意义，才是文明真正因而必然的理性选择。 我相信神（最高文明）一定是大爱的，或者说每个时期的最高水平的科学技术（力量）必然掌握的有品格的人手中。如果我是最强大的，我怎么会以毁灭弱小为生存 目标呢？这太不理性了。 而只有伪强大的文化才会充满了侵略性！以前看陈安讨论日本灾难深重影响下的国民性，觉得有些道理（http://blog.sciencenet.cn/blog-53483-819726.html）。最近看了《三体》，发现大刘创造出的 在不确定的灾难威压下的 三体文明，完全就是日本模式，而智子也是一副日本或女人或忍者的装扮。 回到《模仿游戏》，电影似乎给了我们关于图灵同性性取向的解释，那就是幼年的被暴力经历和爱的经历，如果他小时候能在一个更自然的充满关爱宽容理解的环境里，也许他会更快乐更自然的成长，而没有了残暴的幼年摧残，对数学的美好追求也许会让他更伟大更成功。 我上述假设并不是想表达同性倾向是非自然的观点，我只是想说，如果一种选择是因为美好的原因，而非是因为丑恶暴力的原因，应该更好些。 有时候我们会认为不幸造就艺术，但现在我觉得并不必然，还是美丽的艺术更让人身心愉悦，太多或全体的小说家们对美好的创造能力欠缺，只好毁灭了美好揭露了丑陋给人看。创造不出美好，就创造冲突和灾难。 还是他们太无能，太缺乏创新，没有能力创造出一个跌宕起伏的不平凡但充满了爱、理性、智慧和美好的世界给人看。 因而也许的确史书或者哲学要比小说好看很多…… 也因此更关注一下李竞和美娣所关注的 性侵幼童 事件， 这些在幼年时候的遭遇往往带给一个人的伤害是巨大的，有智力和能力从幼年的痛苦中挣扎出来的人凤毛麟角，而且需要极大的运气遇到能够帮助自己的人，所以，还是全社会想办法，避免这类事件的发生吧。 也许童年都快乐了，人类就正常了。
个人分类: 生命驱动|5208 次阅读|30 个评论
从Enigma到“鳄鱼追斑马”
热度 7 lev 2015-8-8 23:51
从 Enigma 到“鳄鱼追斑马” 按：本文分为两个部分.这两个部分有没有关系或者有什么样的关系，我不知道...... I. Enigma 我终于抢在彻底下线前去电影院看完了《模仿游戏》（ The Imitation Game， 放心没有“剧透” ）。 大概几周以前，我偶然在影院门口看到了这部电影的海报。由于海报上信息较少（或者我没有察觉到），我完全没有想到 Benedict Cumberbatch 与 Alan Mathison Turing 有任何联系（说实话，一点也不像！）。我唯一注意到的信息是海报左下方一个极限公式的书写“瑕疵”。多亏这个“瑕疵”，我估计这可能是部有关数学家的电影，便回去上网搜了搜，这才知道传主正是 Turing。 上周我抽空到“西财”附近的一家影院准备看这部片子，却被告知上映两天就在该影院下线了。无奈就这样捱到了今天。 最早知道 Turing， 源自 小时候读一本大概叫《中外科学家故事》的书，其中一篇大约名为《一枚数学的珍贝》（那本书各个篇目的名字都很有特点，至今都还记得，比如牛顿那篇叫“沃尔索普村燃起的科学之火”，可惜书的确切名字和出版社实在记不清了）就是讲 Turing 破译 Enigma 的故事。前些年又在《科幻世界》上读到一篇长铗写的科幻短篇《 ACE 小姐的心事》，主体情节的“底本”也不外乎这段故事。 我对计算机这门学科的历史并不了解。仅就我掌握的资料，这部改编自B iography of Alan Turing（ Alan Turing: The Enigma ） 的电影对涉及的计算机科学概念做了较大程度的“简化”，对相关史实尤其人物关系也做了不少“调整”，甚至包括 Turing 的性格和人际关系（为什么一定要塑造成 monster 呢？）。但是我们毕竟没必要在《三国演义》里找“曹操”。我注意到，当电影进行到后半段时，放映厅变得很安静——我想一部电影达到这样的效果，已经足够了。 在某种程度上，一个多月前美国联邦最高法院的那一项裁定使得这部电影变得十分应景，其中关于人性或者人与人关系的反思，在传播价值上已经远远盖过了其中的数学或计算机科学元素。但对我来说， Turing 仍然是最初留下的印象——那个破译了不可能破译的 Enigma 的 数学家。 II. 鳄鱼追斑马 让我下定决心去看看 Turing 的原因是今天早上看到一则新闻《苏格兰“高考”数学难哭考生，分数线被降至34分》（ http://life.gmw.cn/2015-08/07/content_16574089.htm ） 以前就看过 A-Level 的高中物理题，我辈只能 smilence。 这次看了看据说是拉低了10.7万考生的及格分数线（从去年45到今年33.8，60分可拿A——“60分万岁”乎？）的数学题——1.4万考生心目中的“不可能完成的迷题”—— Enigma??? 联系到近来“九九乘法表”（我以前真的天真地以为全世界小朋友都会）、“广播体操”之类的定向出口，“英国人数学不好”的说法甚嚣尘上..... The Great Britain, The Great Britain! Where came Maxwell and Newton, Where went Dirac and Hamilton ...... Few heroes or lots of strangers， That is an Enigma! Alan Mathison Turing 1912~1954
个人分类: 莫名其妙|5743 次阅读|17 个评论
理想的人生是放纵理想
热度 3 icenter 2015-5-7 16:04
看到同学链接过来的文章：“天才的人生是来一场无休止纵欲”。作者由最近国外大热的“模仿游戏”中真实的主人公图灵的一生说起，试图描绘天才的精神世界。最震撼我的反而是最后介绍的一位华裔数学家张益唐：他在发表关于孪生质数的论文并数学界引发震动时，已经六十岁左右了。之前默默无名，穷困潦倒。他跟来访者说，全世界能顺畅看懂他那 56 页论文的人，也就 10 人。语气平淡却难掩骄傲。 此时我的眼泪不禁夺眶而出。如此孤独穷困的人生，因为一个单纯的追索而张狂。 叔本华说“不孤独就庸俗”，所以多少仁人志士孤独一生。罗素在其“幸福之路”中认为，世界上最幸福的一类人是科学家，他们的理想、事业、喜好是统一在一起的，而且自己就能实现（在上世纪四十年代科学更多的是理论上的）。这样的科学家不怕孤独。张益唐就是一个佐证。 当我们因无人喝彩而苦闷，当我们因为机遇不公而抱怨时，不妨想想自己的理想到底是什么？马斯洛以“需求五个层次”，确定追求更高层次需求的满足是人类的天性。他发现在社会上有这样一种人，他们自信，乐于并善于以自己的优势能力去从事喜欢的事情。 “它是一种人的自我发挥和自我完善的欲望，也就是一种使自己的潜力得以实现的倾向。这种倾向可以说是一个人越来越成为独特的那个人，满足他所能满足的一切欲望。” 这样的自我实现，不依赖外界条件，永无止境，永远乐在其中。在缺乏信仰的中国，自我实现为我们提供了更好的一种态度。 既然大家多是科学相关，已经具有了自我实现的先天优势，又何必纠结现实的无奈。不若以自我实现超越烦扰，战胜孤独，在为科学奉献一生的过程中快乐。
个人分类: 思考|2905 次阅读|4 个评论
“计算机之父”图灵的传奇人生
热度 3 xuning001 2015-3-23 21:25
【美国《时代》周刊12月1日/8日（提前出版）两期合刊文章】题：天才的代价，副题：艾伦.图灵，计算机科学开创者。 现代计算机科学之父.图灵有一个理论。他认为，有朝一日机器可能会变得非常强大，它们可能会像人类一样思考。他甚至设计了一项测试，称为“模仿游戏”，旨在发现与人类思维无异的计算机。他是最早提出通用计算机概念的理论家，他是英国“布莱奇利公园”秘密团体的一份子——该团队学以致用地组装出破译战时德军密码的机器。他提出了计算机时代最基本的问题：机器能思考吗？ 图灵小时候接受的是英国破落贵族家庭的冷漠养育，他的内心十分孤独，这反映在他对长跑的酷爱上。在寄宿学校，他意识到自己是同性恋。他还迷上过后来因突发肺结核而死去的金发同学克里斯托佛.莫科姆。 在剑桥大学，图灵痴迷于量子物理学中的数学。量子物理学描述在亚原子层面发生的事件如何受统计概率而非明确决定事物性质的某些法则所支配。他相信亚原子层面上的这种不确定性让人类可以行使自由意志。 图灵喜欢“机械程序”概念。1935年夏天，他想出了一台虚构的计算机并把它用来解决“机械程序”问题。这就是后来图灵所设想的“逻辑计算机”（一种思想实验）。理论上，它能处理任何数学计算。图灵还证明没有办法预先确定任何给定的指令表加上任何给定的输入信息，是否会使计算机得出某一个答案，或是进入某种循环并继续漫无方向地工作下去。这一发现对于数学理论的发展是有帮助的，但是其副产品——图灵的“逻辑计算机”概念——却来的更为重要。它很快便被称为“图灵机”。他宣称：“有可能发明一种用来计算任何可以计算的数列的机器。” 由于对密码的着迷，图灵加入了英国破译德军密码的行动。图灵被派到一个破译德国恩格尼码密码的小组，这是一种用带机械马达和电路的便携式机器生成的密码。在每一次击键之后，它都会改变用来代表字母的公式。 图灵和他的团队组装了一台名为“炸弹”的机器。他利用德国密码编写中的细微弱点，包括没有字母会被译成其本身，以及某些德国人一再重复的用法。1840年8月，图灵的团队有了可以破译德军关于潜艇部署状况的电报的“炸弹”。 “炸弹”算不上计算机技术的重要进步，它是一种使用继电开关，而非真空管和电子线路的机电装置。他们很快意识到，快速分析德国电报的唯一方法是把密码存放在机器的内部电子存储器中，而不是试着对两盘打孔纸带进行比较，这将需要1500个真空管。虽然“布莱奇利公园”团队的负责人对此表示怀疑，但是团队据理力争。只过了11个月，到1943年12月，他们就造出了第一台“巨人”机。一台用了2400个真空管的体积更大的新机型。次年6月，组装就绪。这些机器帮助证实了希特勒对盟军计划中的诺曼底登陆一无所知。 图灵在研究和工作的同时，一直试图掩盖自己的同性恋倾向，这意味着他经常发现自己在玩模仿游戏，违心地给自己戴上面具。他曾向一名女同事求过婚，但随后又不得不告诉她自己是同性恋，虽然她仍然愿意嫁给他，但他认为假装性取向正常有虚伪之嫌，并决定不再继续装下去。他认为，他应该得到另一名同性恋男子，而且他知道在哪儿找到一个或许合适的人。 在曼切斯特的一条街上，图灵遇到了出身工人阶级的流浪汉，19岁的阿诺德.默里。图灵把默里带回家里住。后来，图灵家里失窃，他报了警，并最终透露了他和默里的性关系。图灵因犯有“严重猥亵罪”被逮捕。 在1952年3月的审判中，图灵接受了缓刑和同时使用一年的雌激素注射的判决。一开始还能从容面对，但是在1954年6月7日，41岁的他通过食用浸染过氰化物的苹果自杀身亡。 模仿游戏结束了，他终归是人。 摘编自 参考消息2014.11.25第12版
2978 次阅读|3 个评论
图灵与冯·诺伊曼的区别
热度 5 accsys 2015-1-18 08:04
图灵与冯·诺伊曼的区别 姜咏江 计算机界最高奖项叫图灵奖，而将计算机之父的称号送给了冯诺依曼，这是为什么？这两位计算机发展史上的两位鼻祖的功绩，主要区别在何处？个人研学之后，结合自己设计计算机的收获，给出简单界限，正确与否会有定论。 搞程序设计的人或者软件程序员很难理解图灵，因为他们只要懂得冯诺依曼的程序数据存储的思想，会应用指令系统编程就可以了。这是因为指令别人已经为你设计好了，你不必去想如何设计指令。最早人们将机器的工作主要放到数学计算上，因而数学计算是焦点。图灵机解决的正是这个问题。在冯诺依曼计算机中，一种数学计算已经变成了一条指令。由此看来，图灵一不小心，创造了机器指令设计的基本方法。 图灵设计的状态自动转移，就是机器指令的例行程序。由于一般不需要搞指令系统的原理设计，因而不易理解。指令例行程序设计，就是一条指令执行的一连串机器动作，也称为有限状态变化。如何自动地实现状态变化的方法，图灵解决了。但是，图灵的指令系统单一不够完善，总结起来主要有两条。第一，没能将指令存储起来重复使用。第二，没能形成实现程序结构设计。由于这两点缺欠，使图灵机还不能成为能够处理各种任务的计算机。图灵机欠缺的这两点恰被冯诺依曼提出的程序数据存储的思想解决了。 到此，我想就不必再多说了吧。 2015-1-18
个人分类: 教学点滴|83616 次阅读|19 个评论
[转载][劇情] [模仿游戏 The Imitation Game (2014)][DVD][英国][主演:
lcj2212916 2015-1-10 01:55
导演: 莫腾·泰杜姆 编剧: 格拉汉姆·摩尔 主演: 本尼迪克特·康伯巴奇 / 凯拉·奈特莉 / 马修·古迪 / 马克·斯特朗 / 查尔斯·丹斯 / 更多... 类型: 剧情 / 惊悚 / 传记 制片国家/地区: 英国 / 美国 语言: 英语 上映日期: 2014-08-29(特柳赖德电影节) / 2014-11-14(英国) / 2014-11-28(美国) 片长: 113分钟 又名: 模拟游戏 IMDb链接: tt2084970 《模仿游戏》根据Andrew Hodges所写的传记《艾伦·图灵》（Alan Turing: The Enigma）改编。艾伦·图灵是英国数学家、逻辑学家，二战中曾协助军方破解德国的著名密码系统Enigma，对盟军取得了二战的胜利有一定的帮助。图灵对于人工智能的发展有诸多贡献，著名的图灵机模型为现代计算机的逻辑工作方式奠定了基础。 　　图灵是著名的同性恋之一，并因为其同性恋倾向而遭到迫害，使得他的职业生涯尽毁。1952年，他的同性伴侣协同一名同谋一起闯进了图灵的房子实施盗窃。图灵为此而报警。但是警方的调查结果使得他被控以“明显的猥亵和性颠倒行为”。他没有申辩，并被定罪。在著名的公审后，他被给予了两个选择：坐牢或荷尔蒙疗法。他选择了荷尔蒙注射，并持续了一年。在这段时间里，药物产生了包括乳房不断发育的副作用。1954年，图灵因食用浸过氰化物溶液的苹果死亡。很多人相信他是自杀。但是他的母亲极力争论他的死是意外，因为他在实验室里不小心堆放了很多化学物品。 下载地址： http://www.400gb.com/file/82130690
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[转载]ENIGMA 诞生、发展、破译
whitesun 2014-1-5 02:12
人类使用密码的历史，从今天已知的，最早可以一直追溯到古巴比伦人的泥板文字。古埃及人，古罗马人，古阿拉伯人 …… 几乎世界历史上所有文明都使用过密码。 军事和外交一直是密码应用的最重要的领域，国王、将军、外交官以及阴谋分子等，为了在通讯过程中保护自己信息不被外人所知，使用过形形色色的密码；而为了 刺探于己不利的秘密，他们又绞尽脑汁地试图破译对手的密码。加密与解密一直是密码学这枚硬币互相对抗又互相促进的两面。在所有用于军事和外交的密码里，最著名的恐怕应属第二次世界大战中德国方面使用的 ENIGMA （读作 “ 恩尼格玛 ” ，意为 “ 谜 ” ）。 一、诞生 直到第一次世界大战结束为止，所有密码都是使用手工来编码的。直接了当地说，就是铅笔加纸的方式。在我国，邮电局电报编码和译码直到很晚（大概是上个世纪八十年代初）还在使用这种手工方法。 手工编码的方式给使用密码的一方带来很多的不便。首先，这使得发送信息的效率极其低下。明文（就是没有经过加密的原始文本）必须由加密员人工一个 一个字母地转换为密文。考虑到不能多次重复同一种明文到密文的转换方式（这很容易使敌人猜出这种转换方式），和民用的电报编码解码不同，加密人员并不能把 转换方式牢记于心。转换通常是采用查表的方法，所查表又每日不同，所以解码速度极慢。而接收密码一方又要用同样的方式将密文转为明文。其次，这种效率的低 下的手工操作也使得许多复杂的保密性能更好的加密方法不能被实际应用，而简单的加密方法根本不能抵挡解密学的威力。 解密一方当时正值春风得意之时，几百年来被认为坚不可破的维吉耐尔 (Vigenere) 密码和它的变种也被破解。而无线电报的发明，使得截获密文易如反掌。无论是军事方面还是民用商业方面都需要一种可 K 而又有效的方法来保证通讯的安全。 1918 年，德国发明家亚瑟．谢尔比乌斯 (Arthur Scherbius) 和他的朋友理查德．里特 (Richard Ritter) 创办了谢尔比乌斯和里特公司。这是一家专营把新技术转化为应用方面的企业，很象现在的高新技术公司，利润不小，可是风险也很大。谢尔比乌斯 负责研究和开发方面，紧追当时的新潮流。他曾在汉诺威和慕尼黑研究过电气应用，他的一个想法就是要用二十世纪的电气技术来取代那种过时的铅笔加纸的加密方 法。 亚瑟．谢尔比乌斯 谢尔比乌斯发明的加密电子机械名叫 ENIGMA ，在以后的年代里，它将被证明是有史以来最为可 K 的加密系统之一，而对这种可 K 性的盲目乐观，又使它的使用者遭到了灭顶之灾。这是后话，暂且不提。 ENIGMA 看起来是一个装满了复杂而精致的元件的盒子。不过要是我们把它打开来，就可以看到它可以被分解成相当简单的几部分。下面的图是它的最基本部分的示意图，我们可以看见它的三个部分：键盘、转子和显示器。 在上面 ENIGMA 的照片上，我们看见水平面板的下面部分就是键盘，一共有 26 个键，键盘排列接近我们现在使用的计算机键盘。为了使消息尽量地短和更难以 破译，空格和标点符号都被省略。在示意图中我们只画了六个键。实物照片中，键盘上方就是显示器，它由标示了同样字母的 26 个小灯组成，当键盘上的某个键被 按下时，和此字母被加密后的密文相对应的小灯就在显示器上亮起来。同样地，在示意图上我们只画了六个小灯。在显示器的上方是三个转子，它们的主要部分隐藏 在面板之下，在示意图中我们暂时只画了一个转子。 键盘、转子和显示器由电线相连，转子本身也集成了 6 条线路（在实物中是 26 条），把键盘的信号对应到显示器不同的小灯上去。在示意图中我们可以看 到，如果按下 a 键，那么灯 B 就会亮，这意味着 a 被加密成了 B 。同样地我们看到， b 被加密成了 A ， c 被加密成了 D ， d 被加密成了 F ， e 被加密成了 E ， f 被加 密成了 C 。于是如果我们在键盘上依次键入 cafe （咖啡），显示器上就会依次显示 DBCE 。这是最简单的加密方法之一，把每一个字母都按一一对应的方法替 换为另一个字母，这样的加密方式叫做 “ 简单替换密码 ” 。 简单替换密码在历史上很早就出现了。著名的 “ 凯撒法 ” 就是一种简单替换法，它把每个字母和它在字母表中后若干个位置中的那个字母相对应。比如说我们取后三个位置，那么字母的一一对应就如下表所示： 明码字母表： abcdefghijklmnopqrstuvwxyz 密码字母表： DEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZABC 于是我们就可以从明文得到密文：（ veni, vidi, vici ， “ 我来，我见，我征服 ” 是儒勒．凯撒征服本都王法那西斯后向罗马元老院宣告的名 言） 明文： veni, vidi, vici 密文： YHAL, YLGL, YLFL 很明显，这种简单的方法只有 26 种可能性，不足以实际应用。一般上是规定一个比较随意的一一对应，比如 明码字母表： abcdefghijklmnopqrstuvwxyz 密码字母表： JQKLZNDOWECPAHRBSMYITUGVXF 甚至可以自己定义一个密码字母图形而不采用拉丁字母。但是用这种方法所得到的密文还是相当容易被破解的。至迟在公元九世纪，阿拉伯的密码破译专家 就已经娴熟地掌握了用统计字母出现频率的方法来击破简单替换密码。破解的原理很简单：在每种拼音文字语言中，每个字母出现的频率并不相同，比如说在英语 中， e 出现的次数就要大大高于其他字母。所以如果取得了足够多的密文，通过统计每个字母出现的频率，我们就可以猜出密码中的一个字母对应于明码中哪个字母 （当然还要通过揣摩上下文等基本密码破译手段）。柯南．道尔在他著名的福尔摩斯探案集中《跳舞的人》里详细叙述了福尔摩斯使用频率统计法破译跳舞人形密码 的过程。 所以如果转子的作用仅仅是把一个字母换成另一个字母，那就没有太大的意思了。但是大家可能已经猜出来了，所谓的 “ 转子 ” ，它会转动！这就是谢尔比 乌斯关于 ENIGMA 的最重要的设计 —— 当键盘上一个键被按下时，相应的密文在显示器上显示，然后转子的方向就自动地转动一个字母的位置（在示意图中就是 转动 1/6 圈，而在实际中转动 1/26 圈）。下面的示意图表示了连续键入 3 个 b 的情况 当第一次键入 b 时，信号通过转子中的连线，灯 A 亮起来，放开键后，转子转动一格，各字母所对应的密码就改变了；第二次键入 b 时，它所对应的字母就变成了 C ；同样地，第三次键入 b 时，灯 E 闪亮。 xmlnamespace prefix =v ns =urn:schemas-microsoft-com:vml / xmlnamespace prefix =o ns =urn:schemas-microsoft-com:office:office / 照片左方是一个完整的转子，右方是转子的分解，我们可以看到安装在转子中的电线。 这里我们看到了 ENIGMA 加密的关键：这不是一种简单替换密码。同一个字母 b 在明文的不同位置时，可以被不同的字母替换，而密文中不同位置的同一个字母，可以代表明文中的不同字母，频率分析法在这里就没有用武之地了。这种加密方式被称为 “ 复式替换密码 ” 。 但是我们看到，如果连续键入 6 个字母（实物中 26 个字母），转子就会整整转一圈，回到原始的方向上，这时编码就和最初重复了。而在加密过程中，重 复的现象是很危险的，这可以使试图破译密码的人看见规律性的东西。于是谢尔比乌斯在机器上又加了一个转子。当第一个转子转动整整一圈以后，它上面有一个齿 拨动第二个转子，使得它的方向转动一个字母的位置。看下面的示意图（为了简单起见，现在我们将它表示为平面形式）： 这里 (a) 图中我们假设第一个转子（左边的那个）已经整整转了一圈，按 b 键时显示器上 D 灯亮；当放开 b 键时第一个转子上的齿也带动第二个转子同时转动一 格，于是 (b) 图中第二次键入 b 时，加密的字母为 F ；而再次放开键 b 时，就只有第一个转子转动了，于是 (c) 图中第三次键入 b 时，与 b 相对应的就是字母 B 。 我们看到用这样的方法，要 6*6=36 （实物中为 26*26=676 ）个字母后才会重复原来的编码。而事实上 ENIGMA 里有三个转子（二战后期德国海军用 ENIGMA 甚至有四个转子），不重复的方向个数达到 26*26*26=17576 个。 在此基础上谢尔比乌斯十分巧妙地在三个转子的一端加上了一个反射器，而把键盘和显示器中的相同字母用电线连在一起。反射器和转子一样，把某一个字 母连在另一个字母上，但是它并不转动。乍一看这么一个固定的反射器好象没什么用处，它并不增加可以使用的编码数目，但是把它和解码联系起来就会看出这种设 计的别具匠心了。见下图： 我们看见这里键盘和显示器中的相同字母由电线连在一起。事实上那是一个很巧妙的开关，不过我们并不需要知道它的具体情况。我们只需要知道，当一个键被按下 时，信号不是直接从键盘传到显示器（要是这样就没有加密了），而是首先通过三个转子连成的一条线路，然后经过反射器再回到三个转子，通过另一条线路再到达 显示器上，比如说上图中 b 键被按下时，亮的是 D 灯。我们看看如果这时按的不是 b 键而是 d 键，那么信号恰好按照上面 b 键被按下时的相反方向通行，最后到达 B 灯。换句话说，在这种设计下，反射器虽然没有象转子那样增加可能的不重复的方向，但是它可以使译码的过程和编码的过程完全一样。 想象一下要用 ENIGMA 发送一条消息。发信人首先要调节三个转子的方向，使它们处于 17576 个方向中的一个（事实上转子的初始方向就是密匙，这是收发 双方必须预先约定好的），然后依次键入明文，并把闪亮的字母依次记下来，然后就可以把加密后的消息用比如电报的方式发送出去。当收信方收到电文后，使用一 台相同的 ENIGMA ，按照原来的约定，把转子的方向调整到和发信方相同的初始方向上，然后依次键入收到的密文，并把闪亮的字母依次记下来，就得到了明 文。于是加密和解密的过程就是完全一样的 —— 这都是反射器起的作用。稍微考虑一下，我们很容易明白，反射器带来的一个副作用就是一个字母永远也不会被加密 成它自己，因为反射器中一个字母总是被连接到另一个不同的字母 于是转子的初始方向决定了整个密文的加密方式。如果通讯当中有敌人监听，他会收到完整的密文，但是由于不知道三个转子的初始方向，他就不得不一个 个方向地试验来找到这个密匙。问题在于 17576 个初始方向这个数目并不是太大。如果试图破译密文的人把转子调整到某一方向，然后键入密文开始的一段，看 看输出是否象是有意义的信息。如果不象，那就再试转子的下一个初始方向 …… 如果试一个方向大约要一分钟，而他二十四小时日夜工作，那么在大约两星期里就可 以找遍转子所有可能的初始方向。如果对手用许多台机器同时破译，那么所需要的时间就会大大缩短。这种保密程度是不太足够的。 当然谢尔比乌斯还可以再多加转子，但是我们看见每加一个转子初始方向的可能性只是乘以了 26 。尤其是，增加转子会增加 ENIGMA 的体积和成本。 谢尔比乌斯希望他的加密机器是便于携带的（事实上它最终的尺寸是 850px*700px*375px ），而不是一个具有十几个转子的庞然大物。首先他把三个转子 做得可以拆卸下来互相交换，这样一来初始方向的可能性变成了原来的六倍。假设三个转子的编号为 1 、 2 、 3 ，那么它们可以被放成 123-132-213- 231-312-321 六种不同位置，当然现在收发消息的双方除了要预先约定转子自身的初始方向，还要约定好这六种排列中的使用一种。 下一步谢尔比乌斯在键盘和第一转子之间增加了一个连接板。这块连接板允许使用者用一根连线把某个字母和另一个字母连接起来，这样这个字母的信号在 进入转子之前就会转变为另一个字母的信号。这种连线最多可以有六根（后期的 ENIGMA 具有更多的连线），这样就可以使６对字母的信号互换，其他没有插上 连线的字母保持不变。在上面 ENIGMA 的实物图里，我们看见这个连接板处于键盘的下方。当然连接板上的连线状况也是收发信息的双方需要预先约定的 在上面示意图中，当 b 键被按下时，灯Ｃ亮。 于是转子自身的初始方向，转子之间的相互位置，以及连接板连线的状况就组成了所有可能的密匙，让我们来算一算一共到底有多少种。 三个转子不同的方向组成了 26*26*26=17576 种不同可能性； 三个转子间不同的相对位置为 6 种可能性； 连接板上两两交换 6 对字母的可能性数目非常巨大，有 100391791500 种； 于是一共有 17576*6*100391791500 ，大约为 10000000000000000 ，即一亿亿种可能性。 只要约定好上面所说的密匙，收发双方利用 ENIGMA 就可以十分容易地进行加密和解密。但是如果不知道密匙，在这巨大的可能性面前，一一尝试来试 图找出密匙是完全没有可能的。我们看见连接板对可能性的增加贡献最大，那么为什么谢尔比乌斯要那么麻烦地设计转子之类的东西呢？原因在于连接板本身其实就 是一个简单替换密码系统，在整个加密过程中，连接是固定的，所以单使用它是十分容易用频率分析法来破译的。转子系统虽然提供的可能性不多，但是在加密过程 中它们不停地转动，使整个系统变成了复式替换系统，频率分析法对它再也无能为力，与此同时，连接板却使得可能性数目大大增加，使得暴力破译法（即一个一个 尝试所有可能性的方法）望而却步。 1918 年谢尔比乌斯申请了 ENIGMA 的专利。他以为既然自己的发明能够提供优秀的加密手段，又能拥有极高的加密解密效率，一定能很快就畅销起 来。他给商业界提供了一种基本型 ENIGMA ，又给外交人员提供一种豪华的装备有打印机的型号。但是他似乎搞错了。他的机器售价大约相当于现在的 30000 美元（如果订购一千台的话每台便宜 4000 美元）。这个价钱使得客户望而却步。虽然谢尔比乌斯向企业家们宣称，如果他们重要的商业秘密被竞争对 手知道了的话，遭到的损失将比 ENIGMA 的价格高得多，但是企业家们还是觉得他们没有能力来购买 ENIGMA 。谢尔比乌斯的新发明并没有象他预料的那样 带来多少回响。军队方面对他的发明也没有什么太多的注意。 谢尔比乌斯的失望是可想而知的。但是这方面他不是唯一的人。和他几乎同时在另外三个国家的三个发明家也都独立地想到了发明了使用转子的电气加密机 的主意。 1919 年荷兰发明家亚历山大．科赫 (Alexander Koch) 注册了相似的专利，可是却没有能够使它商业化， 1927 年他只好卖掉了他的专利。在瑞典，阿维德．达姆 (Arvid Damm) 也获得了一个差不多的专利，但是直到 1927 年他去世时还是没有能找到市场。在美国，爱德华．赫本 (Edward Hebern) 发明了他的 “ 无线狮身人面 ” ，对它充满希望。他用三十八万美元开了一个工厂，却只卖出价值一千两百美元的十来台机器。 1926 年在加利福尼 亚州赫本被股东起诉，被判有罪。 可是谢尔比乌斯突然时来运转。英国政府发表了两份关于一次大战的文件使得德国军队开始对他的发明大感兴趣。其中一份是 1923 年出版的温斯顿．丘 吉尔的著作《世界危机》，其中有一段提到了英国和俄国在军事方面的合作，指出俄国人曾经成功地破译了某些德军密码，而使用这些成果，英国的 40 局（英国政 府负责破译密码的间谍机构）能够系统性地取得德军的加密情报。德国方面几乎是在十年之后才知道这一真相。第二份文件同样是在 1923 年由皇家海军发表的关 于第一次世界大战的官方报告，其中讲述了在战时盟军方面截获（并且破译）德军通讯所带来的决定性的优势。这些文件构成了对德国情报部门的隐性指控，他们最 终承认 “ 由于无线电通讯被英方截获和破译，德国海军指挥部门就好象是把自己的牌明摊在桌子上和英国海军较量。 ” 为了避免再一次陷入这样的处境，德军对谢尔比乌斯的发明进行了可行性研究，最终得出结论：必须装备这种加密机器。自 1925 年始，谢尔比乌斯的工 厂开始系列化生产 ENIGMA ，次年德军开始使用这些机器。接着政府机关，如国营企业，铁路部门等也开始使用 ENIGMA 。这些新型号的机器和原来已经卖 出的一些商用型号不同，所以商用型机器的使用者就不知道政府和军用型的机器具体是如何运作的。 在接下来的十年中，德国军队大约装备了三万台 ENIGMA 。谢尔比乌斯的发明使德国具有了最可 K 的加密系统。在第二次世界大战开始时，德军通讯的 保密性在当时世界上无与伦比。似乎可以这样说， ENIGMA 在纳粹德国二战初期的胜利中起到的作用是决定性的，但是我们也会看到，它在后来希特勒的灭亡中 扮演了重要的角色。 但是谢尔比乌斯没有能够看见所有这一切。有一次在套马时，他被摔到了一面墙上，于 1929 年 5 月 13 日死于内脏损伤。 二、弱点（上） 　　在一次大战其间，英国的情报机关非常严密地监控了德国方面的通讯，丘吉尔的书和英国海军部的报告中透露的消息只不过是一鳞半爪。事实上，将美国引入一 次大战的齐末曼（ Arthur Zimmermann ， 1916 年起任德国外交部长）电报就是由著名的英国 40 局破译的。在此电报中德国密谋墨西哥对美国发动攻击，这使得美国最终决定对 德宣战。但是英国人的障眼法用得如此之好，使得德国人一直以为是墨西哥方面泄漏了秘密。 　　战后英国仍旧保持着对德国通讯的监听，并保持着很高的破译率。但是从 1926 年开始，他们开始收到一些不知所云的信息 ——ENIGMA 开始投入使用。 德国方面使用的 ENIGMA 越多， 40 局破解不了的电文就越多。美国人和法国人碰到的情况也一样，他们对 ENIGMA 一筹莫展。德国从此拥有了世界上最为 可 K 的通讯保密系统。 　　一次大战的战胜国很快就放弃了破译这种新型密码的努力。也许是出于自信，在他们看来，在凡尔赛条约约束下的德国已经造成不了什么危害。由于看不到破译 德国密码的必要性，盟国的密码分析专家懒散下来，干这一行的头脑似乎也变得越来越平庸。在科学的其他领域，我们说失败乃成功之母；而在密码分析领域，我们 则应该说恐惧乃成功之母。普法战争造就了法国一代优秀的密码分析专家，而一次大战中英国能够破译德国的通讯密码，对失败的极大恐惧产生的动力无疑起了巨大 的作用。 　　历史又一次重演。因为在欧洲有一个国家对德国抱有这种极大的恐惧 —— 这就是在一战灰烬中浴火重生的新独立的波兰。在她的西面，是对失去旧日领土耿耿于 怀的德国，而在东面，则是要输出革命的苏维埃联盟。对于波兰来说，关于这两个强邻的情报是有关生死存亡的大事，波兰的密码分析专家不可能象他们的英美法同 事那样爱干不干 —— 他们必须知道这两个大国都在想什么。在此情况下波兰设立了自己的破译机构，波军总参二局密码处 (Biuro Szyfrow) 。密码处的高效率在 1919-1920 年波苏战争中明显地体现出来，军事上屡尝败绩的波兰在密码分析方面却一枝独秀。在苏军兵临华沙城下 的情况下， 1920 年一年他们破译了大约 400 条苏军信息。在对西面德国的通讯的监控方面，波兰人也保持了同样的高效率 —— 直到 1926 年 ENIGMA 登 场。 　　波兰人想方设法搞到了一台商用的 ENIGMA 机器，大致弄清楚了它的工作原理。但是军用型的转子内部布线和商用型的完全不同，没有这个情报，想要破译 德军的电报可谓难如登天。波兰人使出了浑身的解数，甚至病急乱投医，请了个据说有天眼通功能的 “ 大师 ” 来遥感德国人机器里转子的线路图 —— 当然和所有的 “ 大师 ” 一样，一遇上这种硬碰硬的事情，神乎其神的天眼通也不灵了。 　　这时事情有了转机。 　　汉斯 — 提罗．施密特 (Hans-Thilo Schimdt) 于 1888 年出生在柏林的一个中产阶级家庭里，一次大战时当过兵打过仗。根据凡尔赛条约，战败后的德国进行了裁军，施密特就在被裁之列。退了伍后他开了个 小肥皂厂，心想下海从商赚点钱。结果战后的经济萧条和通货膨胀让他破了产。此时他不名一文，却还有一个家要养。 　　　　　　　　　　　　　　　　　汉斯 - 提罗．施密特 　　和他潦倒的处境相反，他的大哥鲁道夫 (Rudolph) 在战后春风得意。和汉斯 — 提罗一样都是一次大战的老兵，可鲁道夫没有被裁减，相反却一路高升。 到了二十年代，他当上了德国通讯部门的头头，就是他正式命令在军队中使用 ENIGMA 。和大哥的成功比起来，汉斯 — 提罗自然觉得脸上无光。 　　可是破产后汉斯 - 提罗不得不放下自尊心来去见大哥，求他在政府部门替自己谋个职位。鲁道夫给他的二弟在密码处 (Chiffrierstelle) 找了 个位置。这是专门负责德国密码通讯的机构 ——ENIGMA 的指挥中心，拥有大量绝密情报。汉斯 — 提罗把一家留在巴伐利亚，因为在那里生活费用相对较低，勉 荎梢远热铡＞驼庋 ?? 桓鋈斯铝懔愕匕岬搅税亓郑 ? 米趴闪 ? 男剿 ?? 源蟾缬窒塾侄剩 ? 耘灼 ?? 纳缁嵘疃裢淳 ?? 　　接下来的事情可想而知。如果把自己可以轻松搞到的绝密情报出卖给外国情报机构，一方面可以赚取不少自己紧缺的钱，一方面可以以此报复这个抛弃了他的国家。 1931 年 11 月 8 日，施密特化名为艾斯克 (Asche) 和法国情报人员在比利时接头，在旅馆里他向法国情报人员提供了两份珍贵的有关 ENIGMA 操 作和转子内部线路的资料，得到一万马克。 K 这两份资料，盟国就完全可以复制出一台军用的 ENIGMA 机。 　　不过事情并不象想象的那么简单。要破译 ENIGMA 密码， K 这些情报还远远不够。德军的一份对 ENIGMA 的评估写道： “ 即使敌人获取了一台同样的机 器，它仍旧能够保证其加密系统的保密性。 ” 就算有了一台 ENIGMA ，如果不知道密钥（在本文的第一部分里我们知道所谓的密钥，就是转子自身的初始方向， 转子之间的相互位置，以及连接板连线的状况）的话，想破译电文，就要尝试数以亿亿计的组合，这是不现实的。 “ 加密系统的保密性只应建立在对密钥的保密上，不应该取决于加密算法的保密。 ” 这是密码学中的金科玉律。加密算法可以直接是某个抽象的数学算法，比如 现在通用的 DEA 和 RSA 算法，也可以是实现某个算法的象 ENIGMA 这样的加密机械或专门用于加密的电子芯片等加密器件，还可以是经过编译的在计算机上 可执行的加密程序，比如现在在互联网通信中被广泛使用的 PGP(Pretty Good Privacy) 。因为对加密算法的保密是困难的。对手可以用窃取、购买的方法来取得算法、加密器件或者程序。如果得到的是加密器件或者程序，可以对它们 进行反向工程而最终获得加密算法。如果只是密钥失密，那么失密的只是和此密钥有关的情报，日后通讯的保密性可以通过更换密钥来补救；但如果是加密算法失 密，而整个系统的保密性又建立在算法的秘密性上，那么所有由此算法加密的信息就会全部暴露。更糟糕是，为了使以后的通讯保持秘密，必须完全更换加密算法， 这意味着更新加密器械或更换程序。比起简单地更换密钥，这要耗费大量财富和管理资源（大规模更换加密器械和程序会使对手更有机会乘虚而入！）。 　　如此明显的道理，却时常有人不愿遵守，把加密系统的保密性建立在对加密算法的保密上，为此吃够了苦头。最著名的例子莫过于 DVD 的加密算法 (DVD Movie encryption scheme) 。信息和密码专家通过对 DVD 驱动器解密芯片和解密软件的分析得到了它的加密和解密算法。以此为基础有人编写了一个破解 DVD 加密算法的程 序 DeCSS 。虽然在 2000 年 1 月，美国法官刘易斯．卡普兰 (Lewis Laplan) 裁定在互联网上传播 DeCSS 为非法，但是这种行政的强制手段似乎毫不奏效。反对裁决的一方以保护言论自由的美国宪法第一修正案的来反驳， 卡普兰不得不附加了 “ 计算机源程序不属言论 ” 的附加裁定。 　　但这个附加裁定似乎也没有什么太大的用处 —— 虽然不能直接传播 DeCSS 的源程序，如果愿意的话，人们还是可以用 “ 源程序的第一个字母是 A ，第二个字母是 =” 这类卡普兰法官绝不能归到 “ 非言论 ” 一类去的方法来描述。在 http://www.csNaNu.edu/~dst/DeCSS/Gallery/ 你可以找到十几种怪里怪气地 “ 不违法 ” 地传播 DeCSS 的方法，其中包括一首诗，一件印着源程序的Ｔ恤衫， 一段朗诵源程序的录音和三张显示着源程序的 GIF 图片 —— 法官大人下令禁止的是源程序，不是它的图片，不是吗？ 　　更有甚者，有人在网上公布了一个素数，如果把这个素数写成十六进制并记录成一个文件，我们就可以拿解能够解 gzip 格式的压缩软件（比如说 WinZip ）来将它解成 DeCSS 。如果卡普兰法官下令禁止这个素数的话，它很有可能成为有史以来第一个 “ 非法 ” 的素数。你可以在 http://www.utm.edu/research/primes/curios/48565...29443.html 看到这个素数。 　　在上面这个例子里我们甚至可以看到，在此时更换加密算法已经变得实际上不可能，因为 DVD 作为标准已经被固定下来，于是它的加密算法也就从此形同虚设。 　　正如前面所言， ENIGMA 的设计使得搞到了它的秘密的法国人也一筹莫展。法国密码分析人员断定这种密码是不可破译的。他们甚至根本就懒得根据搞到的情报去复制一台 ENIGMA 。 　　在十年前法国和波兰签订过一个军事合作协议。波兰方面一直坚持要取得所有关于 ENIGMA 的情报。既然看来自己拿着也没什么用，法国人就把从施密特那 里买来的情报交给了波兰人。和法国人不同，破译 ENIGMA 对波兰来说至关重要，就算死马也要当作活马医。现在他们总算能迈出最初的一步了。 　　在施密特提供的关于 ENIGMA 的情报中，不仅有关于 ENIGMA 构造和转子内部连线的描述，还有德国人使用 ENIGMA 进行编码的具体规定。每个月 每台 ENIGMA 机的操作员都会收到一本当月的新密钥，上面有此月每天使用的密钥。比如说，第一天的密訩梢允钦飧鲅 ? 樱 ? 1. 连接板的连接： A/L-P/R-T/D-B/W-K/F-O/Y 2. 转子的顺序： 2,3,1 3. 转子的初始方向： Q-C-W 　　当操作员要发送某条消息时，他首先从密钥本中查到以上信息。然后按照上面的规定，首先用连线把连接板上的 A 字母和 L 字母， P 字母和 R 字母 …… 连接起 来；然后把 2 号转子放在 ENIGMA 的第一个转子位置上，把 3 号转子放在第二个位置上，把 1 号转子放在第三个位置上；最后，他调整转子的方向（从照片上可 以看到每个转子的边上都刻着一圈字母用来显示转子所处的方向），使得三个转子上的字母 Q 、 C 和 W 分别朝上。在接收信息的另一方，操作员也进行同样的准备 （他也有一本同样的密钥本），就可以进行收信解码的工作了。 　　调整好 ENIGMA ，现在操作员可以开始对明文加密了。但是我们看到每天只有一个密钥，如果这一天的几百封电报都以这个密钥加密发送的话，暗中截听信 号的敌方就会取得大量的以同一密钥加密的信息，这对保密工作来说不是个好兆头。我们记得在简单替换密码的情况下，如果密码分析专家能得到大量的密文，就可 以使用统计方法将其破解。 　　尽管不知道对 ENIGMA 是否可以采用类似的统计方法，德国人还是留了个心眼。他们决定在按当日密钥调整好 ENIGMA 机后并不直接加密要发送的明 文。相反地，首先发送的是一个新的密钥。连接板的连线顺序和转子的顺序并不改变，和当日通用的密钥相同；想反地，转子的初始方向将被改变。操作员首先按照 上面所说的方法按当日密钥调整好 ENIGMA ，然后随机地选择三个字母，比如说 PGH 。他把 PGH 在键盘上连打两遍，加密为比如说 KIVBJE （注意到两 次 PGH 被加密为不同的形式，第一次 KIV ，第二次 BJE ，这正是 ENIGMA 的特点，它是一种复式替换密码）。然后他把 KIVBJE 记在电文的最前面。 接着他重新调整三个转子的初始方向到 PGH ，然后才正式对明文加密。 　　用这种方法每一条电文都有属于自己的三个表示转子初始方向的密钥。把密钥输入两遍是为了防止偶然的发报或者接收错误，起着纠错的作用。收报一方在按当 日密钥调整好 ENIGMA 机后，先输入密文的头六个字母 KIVBJE ，解密得到 PGHPGH ，于是确认没有错误。然后把三个转子的初始方向调整到 PGH ， 接着就可以正式解密其余的密文了。 　　如果不使用对每条电文都不同的密钥，那么每天很可能总共会有几千条电文也就是几百万个字母的消息以同一个密钥加密。而采用每条电文都有自己的密钥这个方法后，当日密钥所加密的就是很少的几万个字母，而且这些字母都是随机选取，和有意义的电文性质不同， 不可能用统计方法破译。 　　乍一看来这种方法无懈可击。可是波兰人铁了心，必须在这厚厚的护甲上撕出一个口子来。 　　在此以前，密码分析人员通常是语言天才，精通对语言方面特征的分析。但是既然 ENIGMA 是一种机械加密装置，波兰总参二局密码处就考虑到，是否一个具有科学头脑的人更适合于它的破译工作呢？ 1929 年 1 月，波兹南大学数学系主任兹德齐斯罗．克里格罗夫斯基 (Zdzislaw Krygowski) 教授开列了一张系里最优秀的数学家的名单，在这张名单上，有以后被称为密码研究 “ 波兰三杰 ” 的马里安．雷杰夫斯基 (Marian Rejewski) ，杰尔兹．罗佐基 (Jerzy Rozycki) 和亨里克．佐加尔斯基 (Henryk Zygalski) 。波兹南大学并非当时波兰最有名的大学，但是它地处波兰南部，那里直到 1918 年还是德国领土，所以所有这些数学家都能讲流利的德语。 在三位被密码局招聘的数学家中，雷杰夫斯基的表现最为出色。当年他是个架着一副近视眼镜，脸上略带羞色的二十三岁小伙子。他的在大学里学的专业是统计学， 打算以后去干保险业行当，也许在此之前他从未想到会在密码分析方面大展身手。在经过短期的密码分析训练后，他把所有的精力都投入到破解 ENIGMA 的工作 中去。 　　雷杰夫斯基深知 “ 重复乃密码大敌 ” 。在 ENIGMA 密码中，最明显的重复莫过于每条电文最开始的那六个字母 —— 它由三个字母的密钥重复两次加密而成。德国人没有想到这里会是看似固若金汤的 ENIGMA 防线的弱点。 二、弱点（下） 　　德方每封密文最开始的六个字母，是此信密钥的三个字母重复两遍，由当日密钥加密而成。比如说这封信的密钥是 ULJ （这是开始加密明文时由操作员临时随 机选取的），那么操作员首先用当日通用的密钥加密 ULJULJ ，得到六个字母的加密后序列，比如说 PEFNWZ ，然后再用 ULJ 来作为密钥加密正文，最后 把 PEFNWZ 放在加密后的正文前，一起用电报发给收信方。 　　雷杰夫斯基每天都会收到一大堆截获的德国电报，所以一天中可以得到许多这样的六个字母串，它们都由同一个当日密钥加密而成。比如说他收到四个电报，其中每封电报的开头的六个字母为 1 2 3 4 5 6 　　第一封电报： L O K R G M 　　第二封电报： M V T X Z E 　　第三封电报： J K T M P E 　　第四封电报： D V Y P Z X 对于每封电报来说，它的第一个字母和第四个字母都是由同一个字母加密而来，同样地第二和第五个字母以及第三和第六个字母也是分别由同一个字母加密而来。比 如说在第一封电报中，字母 L 和 R 是由同一字母加密而来。这个字母之所以先被加密成 L ，然后又被加密成了 R ，是因为在此期间转子向前转动了三个字母的位置。 　　从 L 和 R 是由同一个字母加密而来这点，雷杰夫斯基就有了判断转子的初始位置的一条线索。当转子处于这个初始位置时，字母 L 和 R 在某种意义下具 有紧密的联系。每天截获的大量电文能够给出许多这样的紧密联系，从而使雷杰夫斯基最终能够判断出转子的初始位置。在上面的第二、三、四封电报中，我们看见 M 和 X ， J 和 M ， D 和 P 都有这种联系： 　　第一个字母： ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ 　　第四个字母： ___P_____M_RX_____________ 　　如果雷杰夫斯基每天可以得到充分多的电报，他就可以把上面这个关系表补充完整： 　　第一个字母： ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ 　　第四个字母： FQHPLWOGBMVRXUYCZITNJEASDK 光凭这个对应表格，雷杰夫斯基还是没办法知道当天的通用密钥。可是他知道，这个表格是由当天的通用密钥决定的，而且只由它决定。如果密钥不同，那么这个表 格也应该不同 —— 那么，有没有一种办法可以从这个对应表来推断出当日的通用密钥呢？雷杰夫斯基对这样的表格进行了仔细观察。从字母 A 开始看，它被对应成 F ；而 F 在此表中又被对应成 W ，接下去它被对应成 A ，我们又回到了最先开始的字母，于是就有了一个循环的字母圈 A→F→W→A 。如果考虑所有的字母，雷杰 夫斯基就能写出关于此对应表的所有的循环圈： A→F→W→A3 个字母的循环圈 B→Q→Z→K→V→E→L→R→I→B 9 个字母的循环圈 C→H→G→O→Y→D→P→C 7 个字母的循环圈 J→M→X→S→T→N→U→J 7 个字母的循环圈 这里我们只是考虑了第一和第四个字母形成的对应表。同样地对第二和第五、第三和第六个字母形成的对应表，我们也可以写出类似的字母循环圈。由于每天的密钥都不同，雷杰夫斯基得到的循环圈也各不相同。 　　雷杰夫斯基观察到，这些循环圈长短不一。这使他有了一个重要的灵感：虽然这些循环圈是由当日密钥，也就是转子的位置，们的初始方向以及连接板上字母置 换造成的，但是每组循环圈的个数和每个循环圈的长度，却仅仅是由转子的位置和它们的初始方向决定的，和连接板上字母交换的情况无关！ 　　假定在上面这个例子中，原来在接线板上字母 S 和 G 由一根连线相连。现在转子的位置和它们的初始方向保持不变，去掉这根连线而将字母 T 和 K 连在一起，那么第一和第四个字母的对应表就会变成 　　第一个字母： ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ 　　第四个字母： FQHPLWKSBMNRXUYCZIOVJEAGDT （原来的 G 对应 O ， S 对应 T ，去掉 G 和 S 的连线后， G 就对应 T ，但是 T 被新的连线接到了 K ，所以 G 最终对应着 K 。其他受影响的字母还有 H 、 K 、 S 、 T 、 X 、 Z ）。而循环圈表就变成了： A→F→W→A3 个字母的循环圈 B→Q→Z→T→V→E→L→R→I→B 9 个字母的循环圈 C→H→S→O→Y→D→P→C 7 个字母的循环圈 J→M→X→G→K→N→U→J 7 个字母的循环圈 某些循环圈中的字母变了，但是循环圈的数目仍旧是四个，每个循环圈的长度也没有改变。应用置换变换的理论，雷杰夫斯基可以从数学上严格证明这一点对于任何的连线变化都是成立的。　 　　这是一个非常重大的进展。我们知道，如果要强行试遍所有的密钥来破解密文，那得要试一亿亿个密钥之多；但是 ENIGMA 的数量巨大的密钥主要是由连接 板来提供的，如果只考虑转子的位置和它们的初始方向，只有 105456 种可能性。虽然这还是一个很大的数字，但是把所有的可能性都试验一遍，已经是一件可 以做到的事情了。 　　波兰人按照汉斯 - 提罗．施密特提供的情报复制出了 ENIGMA 样机。到了 1934 年，他们有了十几台波兰造 ENIGMA 。雷杰夫斯基和他的同事们每天 都在 ENIGMA 前工作，一个接一个地试验转子的不同位置和初始方向，然后产生相应的字母对应表并构造相应的字母循环圈，并把它们记录下来。比如说其中的 一个记录可以是这样的： 　　第一和第四字母对应表中有 4 个循环圈，长度分别为 3 ， 9 ， 7 ， 7 ； 　　第二和第五字母对应表中有 4 个循环圈，长度分别为 2 ， 3 ， 9 ， 12 ； 　　第三和第六字母对应表中有 5 个循环圈，长度分别为 5 ， 5 ， 5 ， 3 ， 8 ； 　　当对所有 105456 种转子位置和初始方向都编好记录以后，破译 ENIGMA 生成的密文就比较容易了。首先要取得足够的当日电文来构造字母对应表并且 写出字母循环圈；然后根据循环圈的数目和它们的长度从记录表中检索出相对应的转子位置和初始方向：这就是当日的密钥（连接板的情况还未知）。循环圈的个数 和长度可以看作是这个密钥的 “ 指纹 ”—— 通过建立密钥 “ 指纹 ” 档案，雷杰夫斯基就能及时地把当天的密钥找出来。通过分离转子的状态和连接板的状态，雷杰夫 斯基大大简化了破译 ENIGMA 的工作。建立这样一个档案花了整整一年时间，工作相当艰苦，有时工作人员的手指都被磨出血来。 　　必须指出的是，上面对雷杰夫斯基的工作的介绍是极其简单化的，只以举例的形式介绍了其中最重要的思路。雷杰夫斯基对于 ENIGMA 的分析是在密码分析 史上最重要的成就之一，整个工作都是严格地数学化了的（求解关于置换矩阵的方程），决非上面所举例子可以包含。比如说，找到当日密钥中转子状态后，还需要 找到连接板状态，才能真正译出密文。另外， ENIGMA 中转子中的线路并非总是固定不变，雷杰夫斯基的理论允许从密文和密钥倒推出转子内部的连线状态。即 便是施密特提供的情报也未明确指出转子内部的连线状态，雷杰夫斯 基一项重要工作就是成功地判断出军用型 ENIGMA 的转子上字母以字母表顺序排列，而不是如商用型那样，字母以键盘上的顺序排列。另外还要指出的是，雷杰 夫斯基的同事，尤其是另两位数学家罗佐基和佐加尔斯基在破译工作中也作出了很重要的贡献。佐加尔斯基还设计了用在纸上钻孔的方法来迅速查询对应于某类字母 循环圈的转子状态的方法。 佐加尔斯基设计的用来查询密钥的钻孔表格 　　在雷杰夫斯基和他的同事的努力下，波兰情报部门在后来的几年里成功地掌握了大量德国方面的情报。据估计，在 1933 年 1 月到 1939 年 9 月这六年多的 时间里，波兰方面一共破译了近十万条德方的消息，其中最重要的有德国在包括苏台德地区兵力重新部署的情报，这对波兰的安全是极大的威胁。对 ENIGMA 的 破解即便在总参二局领导层内部也属最高机密，军官们会收到标有 “ 维奇尔 ”(Wicher ，破译 ENIGMA 行动的代号 ) 的情报，他们被告知这些情报绝对可 K ，但来源绝密。 1934 年，纳粹德国元帅赫尔曼．戈林访问华沙，他怎么也没有怀疑波兰人已经掌握了他的机密。当他和德国高级官员向位处波兰密码处附近的 无名战士墓献花圈时，雷杰夫斯基正透过办公室的窗子望着他们，心中为自己能知道他们最机密的通讯而狂喜不已。 　　当德国人对 ENIGMA 转子连线作出一点改动以后，花了一年功夫建立起来的密钥 “ 指纹 ” 档案就变得毫无用处了。但是雷杰夫斯基和罗佐基有了一个更好的 主意。他们在 ENIGMA 的基础上设计了一台能自动验证所有 26*26*26=17576 个转子方向的机器，为了同时试验三个转子的所有可能位置的排列， 就需要 6 台同样的机器（这样就可以试遍所有的 17576*6=105456 种转子位置和初始方向）。所有这 6 台 ENIGMA 和为使它们协作的其他器材组成 了一整个大约一米高的机器，能在两小时内找出当日密钥。罗佐基把它取名为 “ 炸弹 ”(La Bomba) ，可能是因为它运转起来震耳欲聋的声响；不过也有人传说，制造这样一台机器的主意是雷杰夫斯基一次在饭店里吃叫做 “ 炸弹 ” 的冰淇淋时想到的。 无论如何， “ 炸弹 ” 实现了密码分析机械化，它是对 ENIGMA 机械加密的一种很自然的回应手段。 30 年代的大部分日子里，雷杰夫斯基和他的同事们不断地从事着寻找密钥的工作，时不时地还要修复出了故障的 “ 炸弹 ” 。他们不知道的是，在密码处处长格维多．兰杰 (Gwido Langer) 少校的抽屉里，已经有了他们正在绞尽脑汁试图寻找的东西。 　　事实上，在提供了两份极其重要的关于 ENIGMA 的情报后，汉斯 - 提罗．施密特还在继续向法国情报机关提供关于德国通讯的情报。在 1931 年后的七年 中，他和法国情报人员接头二十次，每次都提供若干德国通讯用密码本，上面记载着一个月中每天使用的当日密钥。汉斯 - 提罗．施密特总共提供了三十八个月的密 码。兰杰少校通过法国密码处（ “ 第二处 ” ）负责人居斯塔夫．贝特朗 (Guistav Bertrand) 上尉得到了这些密码本。如果雷杰夫斯基能够预先知道这些密码，无疑可以节省大量的时间，从而进行其他的同样十分重要的破译工作。 　　但是兰杰少校觉得雷杰夫斯基的小组应该习惯于单独工作，以便在将来得不到密码本的时候，也能同样破译 ENIGMA 。我们的确不知道，如果自 1931 年来没有这样的压力，雷杰夫斯基是否能够有上面所述的重要工作。 　　波兰密码局的破译能力在 1938 年的十二月达到了极限，德国人加强了 ENIGMA 的加密能力。每台 ENIGMA 机增加了两个可供选择的转子。原来三个 转子不同的排列方式有 6 种，现在从五个转子中选取三个装入机器中的方式达到了 5*4*3=60 种。这就意味着要达到原来的效率， “ 炸弹 ” 中必须有 60 台机 器同时运转，而不是原来的 6 台。建造这样一台 “ 炸弹 ” 的价格是密码处总预算的十五倍！在 1939 年一月，连接板上的连线又由六根增加到十根，这样就只剩 6 个字母不会被交换。密钥的总数达到了一万五千九百亿亿个，是原来的一万五千九百倍。 　　虽然波兰数学家们成功地推断出了第四和第五个转子中的连线状态，雷杰夫斯基也证明了 ENIGMA 并非象德国人或盟国密码分析专家想象的那样坚不可破， 但是他的方法终于也不适用了。这时兰杰少校应该从他的抽屉里拿出施密特提供的密码本来 —— 但是正是德国人增加转子个数的时候，施密特停止了和法国情报部门 的接头。七年中施密特不断地提供给波兰人能 K 自己的力量破译的密钥，现在波兰人急需这些密钥，他们却再也搞不到了。 　　这对波兰是一个致命的打击。因为 ENIGMA 不仅仅是德国秘密通讯的手段，更是希特勒 “ 闪电战 ”(blitzkrieg) 的关键。所谓的 “ 闪电战 ” 是 一种大规模快速协同作战，各装甲部队之间，它们和步兵、炮兵之间必须能够快速而保密地进行联系。不仅如此，地面部队的进攻还必须由斯图卡轰炸机群掩护支 援，它们之间也必须有可 K 的联络手段。闪电战的力量在于：在快速的通讯保证下的快速进攻。 海因茨．古德里安 (Heinz Guderian) 将军在指挥车上。照片左下方我们可见一台 ENIGMA 。 　　如果波兰不能知道德军的通讯，那么想要抵挡德国的入侵是毫无希望的，现在看来这在几个月里就会发生。 1939 年 4 月 27 日德国撕毁同波兰签订的互不侵 犯条约，侵占了苏台德地区；在德国国内，反波兰的声浪不断高涨。在此情况下，兰杰少校决定把直到现在还对盟国保密的关于 ENIGMA 的破译方法告诉盟国同 行，以便在波兰遭到入侵后，拥有更大人力物力财力的盟国还可以继续对雷杰夫斯基的方法进行研究。 6 月 30 日，兰杰少校致电他的英国和法国同行，邀请他们来华沙紧急讨论有关 ENIGMA 的事项。 7 月 24 日英法密码分析专家到达波兰密码处总部，全然 不知波兰人葫芦里卖的什么药。具有讽刺意味的是，这次会面中用来交流使用的语言是 …… 德语 —— 这是唯一的在场三方所有人都懂的语言。兰杰少校将他们领到一 间房间，在那里有一个被黑布蒙住的东西，当黑布被揭开时，英法的密码分析专家目瞪口呆。出现在他们眼前的是一台雷杰夫斯基的 “ 炸弹 ” 。当听到雷杰夫斯基破 译 ENIGMA 的方法时，他们意识到波兰在密码分析方面比世界上任何国家先进至少十年。法国人尤其吃惊，他们以为他们得到的情报用处不大，所以很慷慨地把 它们转给了波兰人，他们却让波兰人一直瞒到现在。英法密码分析专家对波兰同行的感激是无以言表的，直到那时，他们在破译德国密码的方面毫无进展。 　　兰杰少校给英法密码分析专家的最后惊喜是宣布赠送给他们两台 ENIGMA 的复制品，以及 “ 炸弹 ” 的图纸，它们由法国密码处的贝特朗（他现在是个少校 了）通过外交邮包寄往巴黎。 8 月 19 日，在横渡英吉利海峡的渡船上有两位看似平常的旅客：英国作家沙夏．居特里 (Sacha Guitry) 和他的太太女演员依弗娜．普林坦普斯 (Yvonne Printemps) 。但是在他们的旅行箱里却藏着当时英国最高的机密：一台波兰制造的 ENIGMA 。为了避开无所不在的德国间谍的耳目， ENIGMA 就 这样来到了英国，在那里等待它的将是它的彻底灭亡。 　　两星期后的 1939 年 9 月 1 日，希特勒发动 “ 闪电战 ” 入侵波兰。 9 月 17 日，苏联入侵波兰。 9 月 28 日，德军占领华沙，波兰不复存在。 三、灭亡（上） 整整十三年里，英国人和法国人都以为 ENIGMA 是不可破译的，波兰人的成功重新鼓起了他 们的勇气。虽然德国人已经加强了密码机的安全性能，但是波兰人的实践表明， ENIGMA 决非坚不可破。波兰密码局的经验也表明，数学家在密码分析中能够起 到多么重要的作用。在英国密码局（ 40 局），以往都是由精于文字的语言学家或作家来担负起密码分析的重任，此后 40 局开始通过局内人际关系向牛津大学和剑 桥大学招聘数学家和数学系学生。 　　英国的政府代码及加密学校 (GCCS, Government Code and Cipher School) 是 40 局新设的机构，它的的总部坐落在白金汉郡的布莱切利公园 (Bletchley Park) 里， 40 局新招聘的密码分析专家就在那里学习和工作。布莱切利公园的中心是一座歌特都铎式的城堡， 19 世纪时由金融家赫伯特．莱昂 (Herbert Leon) 爵士建造， GCCS 的领导机构就设立在它的图书馆、宽大的餐厅以及装饰得富丽堂皇的舞厅里。从城堡的底层望出去，外面是宽阔的花园。 不过在 1939 年的秋天，那里的风景可不怎么样，花园里戳满了新建的小木屋，那是密码分析人员的工作场所，各种信息在担负不同任务的小木屋进进出出。比方 说， 6 号木屋是负责破译德军 ENIGMA 电报的，从那里出来的明文由 3 号木屋翻译并进行综合情报分析； 8 号木屋专门负责对付德国海军的 ENIGMA ，这是 一种特别复杂的 ENIGMA 机，和普通型不同，它有四个转子，在这里破译的情报由 4 号木屋中的情报人员翻译和分析。一开始在布莱切利公园工作的只有大约二 百人，可是到了五年后战争结束时，城堡和小木屋中已经多达七千人！ 布莱切利公园 (Bletchley Park) 　　英国数学家和其他密码分析人员很快就掌握了波兰人进攻 ENIGMA 的技巧和方法。布莱切利公园拥有比波兰密码处多得多的人员和资金，所以足以对付由于 德国人对 ENIGMA 的改动而增加到原来十倍的破译工作量。和在波兰密码处的情景一样，布莱切利公园的男女们日夜紧张工作，为的就是找到德国人当天的密 钥。一到午夜，转子和连线板的设置就会变动，一切又要重新开始。 　　由此而破译的情报极其珍贵。如果布莱切利公园能够及时得到德军的情报，德国人的计划和行动就会暴露无遗。如果德军计划一次进攻，英军就可以采取相应的 增援或撤退措施；更妙的是，如果德国将军在他们的电报中争论己方的弱点，英国军队就可以采取德国人最担心的计划。 1940 年 4 月德国入侵丹麦和挪威，布莱 切利公园取得了一份详细的军事计划。同样在英伦战役之初，密码分析人员准确预告了德军轰炸的准确时间和地点，并且取得了德国空军 (Luftwaff) 极为 宝贵的情报，比如飞机的损失情况，新飞机的补充数量和速度等。这些情报被送往 M16 的总部，再由那里转送战争部、空军部和海军部。 　　布莱切利公园的密码分析专家们有时也有点空余时间，最受欢迎的消遣活动是圆场棒球，球赛就在那座城堡前的草坪上举行。和自自在在的大学生一样，这些肩负着重任的男女也经常为一个有争议的球严肃地争论得面红耳赤。 　　在掌握了波兰人对付 ENIGMA 的手段后，英国密码分析专家也开始摸索出自己独特的方法。在正式用 “ 炸弹 ” 开始系统搜索当日密钥以前，他们总要试一遍 “ 投机取巧 ” 的门道。根据德军通讯的规定，每一条电文都要随机选择三个不同的字母组合，但是在激战之时，德军指挥官经常顾不上 “ 随机 ” ，往往在键盘上敲上 三个相邻的字母了事，比方说 DFG 或者 VBN ，有时甚至重复使用某三个字母的组合来当密钥。英国密码分析专家把这样的密钥叫 “ 西尔丝 ” (cillies) ，即三字母组合 CIL 的读音，大概来源于哪位倒霉德国军官的女友的名字。 “ 西尔丝 ” 并非 ENIGMA 本身的弱点，而是 ENIGMA 使用者的弱点。另一种更为严重的人为使用错误是密钥本编制者对密钥使用过分严格的规定。为了 强调密钥的不可预见性，他们规定每天在三个放置转子的位置上，不得有和昨天放在此位置上相同的转子。比如说每台 ENIGMA 机一共配备编号为 1 、 2 、 3 、 4 、 5 的五个转子，而前一天所使用的转子顺序为 134 ，那么第二天可以使用例如 215 这样的转子顺序，但是 214 这样的顺序是不允许的，因为和前一天相比 较，在第三个位置上都是 4 号转子。看起来这样交叉使用转子是个好主意，避免了象上面所说的重复使用某个密钥的过失，但是如果过分强调这一点，却会使英国密 码分析专家的工作量减小一半，因为在开始分析当日密钥前，他们就可以把所有至少有一个转子处在前一日位置上的那些转子的排列排除在外了。德军密钥编制的另 一条规定是，在连接板上不允许把两个相邻的字母连接起来。直觉似乎告诉人们不该使用这样简单的字母交换，但是这样的规则搞得太严格过了头，也就反而会帮对 手的忙，对手根本就不用考虑这样的可能性了。 　　在整个战争过程中， ENIGMA 机被不断改善，所以这样的 “ 投机取巧 ” 也变得十分重要，密码分析专家可以通过对密钥的猜测来推断出密码机新的变动，从 而相应地改善 “ 炸弹 ” 的设计，使用新的策略。英国人能够在战争其间成功地持续破解 ENIGMA 密码，和小木屋里各种各样不同寻常的怪才的努力分不开。他们 之中有数学家，各类科学家，语言学家，象棋冠军，填字游戏高手 …… 一个难题经常从一只手传到另一只手，直到它最终得到解决；也有可能一个人解决一点，再由 另一个人解决另一部分 …… 按照 6 号木屋的负责人戈尔登．魏齐曼 (Gordon Welchman) 的话来说，这是 “ 一群想方设法嗅出一条线索的猎犬 ” 。 　　在布莱切利公园有一大群为破译 ENIGMA 作出了卓越贡献的人们。但是如果只能选择性地讲述一个人的功绩，那么这个人无论如何应该是阿兰．图灵 (Alan Turing) 。 阿兰．图灵 　　图灵 1912 年 6 月 23 日在伦敦出生，他的父亲是当时英国殖民地印度南部的行政官员。他的父母为了使儿子在英国出生，暂时从印度回到了英国。图灵出生 后不久他父亲重新回到印度，十五个月后他的母亲也离开英国返回印度，把图灵一个人留在伦敦，由保姆和朋友抚养长大，一直到了图灵上寄宿学校的年纪。 1926 年， 14 岁的图灵进入了雪伯恩 (Sherborne) 学校就读。上学的第一天恰好碰上罢工，为了不错过就学典礼，图灵从南安普敦到雪伯恩一气 骑了一百公里的自行车，为此他上了当地的报纸。在学校里一年下来，他给人的印象是个爱害羞，做事笨手笨脚的男孩，但是在自然科学方面充满才华。雪伯恩学校 是培养为大英帝国效力的男子汉的地方，图灵的性格却似乎于此不合拍，所以那几年他的学校生涯不免有些难捱。 　　在学校里他唯一的朋友是一个名叫克里斯多夫．莫尔贡 (ChristopherMorcon) 的男孩。他俩都热爱科学，经常在一起谈论最新的科学发现， 做各种科学小实验。这段友谊激发了图灵对科学的兴趣，他对莫尔贡的感情似乎也超出了朋友的范围，成为一种依恋。但是莫尔贡永远不会知道这点了，在他们认识 的第四年， 1930 年的 2 月 13 日，他死于突发性结核病。这对图灵是一个巨大的打击，他失去了唯一的朋友。似乎是为了让自己代替朋友活着，他学习更加努 力。在去世前莫尔贡已经取得了一份剑桥大学的奖学金，图灵决定自己也将进入剑桥大学学习，去完成亡友的未竟事业。 1931 年图灵如愿以偿地进入剑桥大学国王学院。当时的数理逻辑学界正热烈地讨论着二十世纪最伟大的数学发现之一 —— 昆特．哥德尔的不完全性定理。在 那以前，数学家们总以为，一个数学问题，虽然要找到回答也许很困难，但是理论上总有一个确定的答案。一个数学命题，要么是真的，要么是假的。但是哥德尔的 不完全性定理指出，在一个稍微复杂一点的数学公理系统中，总存在那样的命题，我们既不能证明它是真的，也不能证明它是假的。数学家们大吃一惊，发现以往大 家认为绝对严明的数学中原来有如此令人不安的不确定性。 　　每个逻辑学家都在苦苦思索，试图替陷入了危机的数学找到一条出路，他们包括当时在剑桥的贝特朗．罗素 (Bertrand Russell) 、阿尔弗雷德．怀特海 (Alfred Whitehead) 、路德维格．维特根斯坦 (Ludwig Wittgenstein) 这样著名的逻辑学家。在这种环境下，图灵作出了他一生中最重要的科学贡献，在他著名的论文《论可计算数》 (On Computable Numbers) 中，他提出了日后以他名字命名的虚拟计算机器 —— 图灵机。 三、灭亡（中） 　　图灵设想的虚拟机器拥有一条无限长的纸带、一个读写头，和一个控制装置。控制装置具有有限个内部状态，它能够根据这些内部状态来控制读写头作出相应的 动作，比如说沿着纸带前后移动，在纸带上记录改变或抹去信息，或者读取纸带上的信息并据此改变自己的内部状态。你可以把纸带上的信息看做是指令或者数据， 读写头根据这些指令和数据来完成一系列的动作。图灵提出了各种各样这样的机器，有些能做加法（只要在纸带上先写好两个数，然后让图灵机运行，最后机器停止 时写在纸条上的那个数就是起先两数的和），有些能做乘法，等等等等。当然有些似乎什么也不做，或者在纸带上乱涂乱画，而另外有一些，好像永远也不停下来。 这就是在信息科学史上和 “ 冯．诺依曼机器 ” 齐名的 “ 图灵机 ” 。 　　图灵机的个数是可数无限个，所以我们可以用自然数把所有的图灵机都标上号。图灵发现了这样一种图灵机，它能够做到任何一台图灵机能办到的事情，只要在 纸带上首先标出想要模拟的图灵机的号码，然后给出相应的输入，最后它的输出将是号码被指定的那台图灵机的输出。可以说这是一台 “ 万能 ” 图灵机，当然它只是 一种理想的计算模型，或者说是一种理想中的计算机。事实上我们平时使用的计算机就可以被看做是这样一台 “ 万能 ” 图灵机（只是它没有一条无限长的纸带，也就 是内存。不过如今内存便宜得这个模样，对于一般的问题来说，差不多可以说有无穷的内存了），纸带上的那些指令就相当于程序和数据，如果程序不同，计算机可 以完成的任务也不同。 　　图灵发现，有些问题是这台 “ 万能 ” 图灵机也不能回答的。比如说著名的 “ 停机问题 ” ：给定一台图灵机的编号，和纸带上的输入，是否总能回答它最终是否会 停下来？不能。这是和哥德尔不完全性定理密切相关的，图灵的结果从另一个侧面支持了数学中的 “ 不确定性 ” 。但是和不完全性定理不同的是，图灵的成果给数学 家指出了一条具体构造这样一台 “ 万能机器 ” 的途径。虽然那还是在二十世纪的三十年代，当时的技术能力还不能将图灵的设想变为现实，但是他毫不怀疑自己的设 想能够实现。这无疑是二十世纪科学理论最重要的发展之一，在计算机被广泛应用，甚至影响到我们每个人的日常生活的今天来看，尤其如此。当年，图灵年仅二十 六岁。 　　这是图灵事业最为辉煌的时期，他在国王学院取得了教职，在剑桥过着平静的学术生活。 1938 年迪斯尼公司著名的动画片《白雪公主和七个小矮人》上映， 图灵兴冲冲地跑去看。在后来的一些日子里，他的同事听见他不停地哼哼电影中巫婆王后泡制毒苹果时的歌： “ 毒液浸透苹果，如睡之死渗入。 ” 　　图灵喜欢他在剑桥的岁月，成功的事业，活跃和宽容的环境。大学并不对同性恋大惊小怪，他可以和几个人同时结交而不用担心谁在背后叽叽喳喳。但是在 1933 年他的学院生涯突然中断了，他受代码及加密学校的邀请成为一个密码分析专家。 1939 年 9 月 4 日，就在首相张伯伦向德国宣战的第二天，图灵离开了 剑桥，来到离布莱切利公园五公里的雪纳利布鲁克恩德 (Shenley Brook End) 居住。他每天骑自行车到布莱切利公园上班。因为患有对花粉过敏的鼻炎，图灵就常常戴个防毒面具骑车上班，招摇过市。 　　在布莱切利公园里，每天他花一部分时间和其他人一样在小木屋里进行破译密码的工作，而另一些时间他就呆在被称为 “ 智慧水箱 ”(Think Tank) ，原来用来放水果的储藏室里。在那里密码分析专家思考在未来日子里有可能碰到的难题以及它们的解决方法。 　　直到当时，对 ENIGMA 的破译都采用雷杰夫斯基的方法，即利用每条密文最开始重复的密钥。如果此电文的密钥为 YGB ，那么电文开头就是六个由 YGBYGB 加密而成的字母，德国人以此来预防可能的传送错误。但是这是 ENIGMA 使用中的一个重大弱点，德国人很可能会发觉这一点并取消这种重复，这 样就会使英国密码分析专家的破译手段变得毫无用处。图灵的任务就是要找到另一种不必利用重复密钥的破译方法。 　　在分析了以前大量德国电文后，图灵发现许多电报有相当固定的格式，他可以根据电文发出的时间、发信人、收信人这些无关于电文内容的信息来推断出一部分 电文的内容。比方说，德国人每天的天气预报总在早上六点左右发出，要是在六点零五分截获了一份德国电报，它里面八成有 Wetter 这个词，也就是德文中的 “ 天气 ” 。根据在此之前德国人天气预报电文的死板格式，图灵甚至能相当准确地知道这个词具体在密文的哪个位置。这就使得图灵想到了用 “ 候选单词 ” 这一方法 来破译 ENIGMA 电文，在英语中，图灵把这些 “ 候选单词 ” 叫做 Cribs 。 　　如果在一篇密文中，图灵知道 Wetter 这个词被加密成了 ETJWPX ，那么剩下的任务就是要找到将 Wetter 加密成 ETJWPX 的初始设置。如果 采用一个一个试过去的暴力破解法，那就会碰到 1590 亿种组合这个大问题。但是雷杰夫斯基的天才思想告诉图灵，必须把转子方向变化造成的问题和连接板交换 字母造成的问题分开来考虑。如果他能够象雷杰夫斯基那样发现在 Cribs 中某些不随连接板上连线方式变化的特性，他就可以最多只用尝试 1054560 次 （ 60 种转子放置方法乘以 17576 种转子初始方向）便可找到正确的转子设置。 　　图灵找到了这样的特性。这是一种和雷杰夫斯基发现的循环字母圈类似的东西，只不过这回和重复的密钥没有关系，却是基于候选单词。假设图灵已经正确地猜到 wetter 被加密成了 ETJWPX ，这里就存在着一个字母循环圈： 　　图灵并不清楚在密文中出现这个候选单词时的转子状态，但是假设他猜对了这个候选单词，把这个候选单词起始时转子的方向记为 S ，那么在此时 ENIGMA 把 w 加密成了 E ；然后转子转到下一个方向，就是 S+1 ， ENIGMA 把 e 加密成 T ；在方向 S+2 上一个不属于这个循环的字母被加密了，这个我们暂且不去管 它；接下来在方向 S+3 ， ENIGMA 把 t 加密为 W 。 　　这看起来好像还是让人摸不着头脑，但是图灵想的办法很巧妙，因为在这个字母循环圈里有 3 个字母，所以他想像如果用 3 台 ENIGMA 同时加密这个候选单 词，会发生些什么事。三台 ENIGMA 的初始设置除了转子方向外完全一样，第一台 ENIGMA 机的转子初始方向被定为原来的 S ，而第二台 ENIGMA 机的 转子初始方向却是 S+1 ，第三台的转子初始方向是 S+3 。当然一开始图灵根本就不知道这个 S 具体是什么（要是知道的话密码也就破译出来了），所以只能一个 一个方向地试。大家可能会问，那为什么需要 3 台 ENIGMA 呢？只要在第一台上我们发现了一个把 wetter 加密成 ETJWPX 的转子方向，不就找到了密 码吗？ 　　这就要考虑连接板的问题。上面我们说过，如果只用一台 ENIGMA 来试所有的密码，我们要试的就不仅仅是所有的转子方向，而且还要考虑所有的连接板上 的连线方向，那个数目是 1590 亿种。图灵的绝妙主意就是用 3 台 ENIGMA 把连接板上连线的效应抵消掉！这样他就只要考虑 1054560 种转子方向就可 以了。 　　图灵把三台 ENIGMA 的显示器按下图的方式连接起来，也就是说把第一台 ENIGMA 显示器上的 E 和第二台 ENIGMA 显示器上的 e 连起来，又把第二台上的 T 和第三台上的 t 连起来，最后把第三台上的 W 和第一台上的 w 连 起来（注意 ENIGMA 上字母没有大小写之分，这里我们只是用大小写来区别密文和明文）。下面的解释听起来稍微有一点复杂，最好对照着上面的图来读。假设 连接板上有关的交换字母的连线是下面这样的（三台 ENIGMA 机上的都一样） E←→L1 T←→L2 W←→L3 当然这里的 L1 、 L2 和 L3 都还是未知的。 　　现在假设字母 w 被输入第一台 ENIGMA ，它先通过连接板变成了 L3 ，然后通过三个转子经过反射器，再通过三个转子返回连接板；因为我们根据候选单词 知道 w 此时会被加密成 E ，所以没有经过接线板前它一定是和 E 对应的 L1 ； L1 经过接线板变成 E 后，直接成了第二台 ENIGMA 的输入。提醒一下，第二台 ENIGMA 的转子方向是 S+1 ，所以根据候选单词知道 e 此时会被加密成 T ，我们来看看具体是怎么回事。从第一台 ENIGMA 来的 e 通过连接板变成了 L1 ，再通过转子和反射器回来变成了连接板上和字母 T 对应的 L2 ；通过连接板后变成了 T ，然后这个 T 又变成第三台 ENIGMA 机上的输入 t 。第三台 ENIGMA 机的转子方向是 S+3 ，这个传送过来的 t 会被加密成 E ，具体的情况和上面第一第二台上的类似。我们发现现在三台 ENIGMA 机的线路组成了一 个闭合回路，如果在里面加上一个灯泡，它就会亮起来。这个闭合回路事实上就是那个字母循环圈的形象化。 　　稍微思考一下就可以看到，无论连接板上的连线实际如何（也就是说无论 L1 、 L2 和 L3 实际上是什么），只要转子方向凑对了，这个闭合回路就会形成（当 然如果有闭合回路形成不等于这个方向就一定是正确的，但是这样的情况很少，用手工就可以把正确的方向从中选出）。就这样，连接板上的连线效应被消除了。找 到了转子的初始方向 S ，当然还要找到连接板上的连线，才能最终找到完整的密钥，但是这就相当简单了，这只是一个简单替换密码。如果在一台普通的 ENIGMA 上不接连线板，调整好找到的转子方向，键入密文 ETJWPX ，出来的明文成了 tewwer ，我们马上就知道 w 和 t 被交换了。键入密文的其他部 分可以猜出其他字母的交换状况。 　　把候选单词，字母循环圈和用线路连接起来的多台 ENIGMA 机构成了密码分析的强大武器。而只有图灵，这个数学虚拟机器的发明人，才能有这样的想像力。图灵对 ENIGMA 的破译方法完全是纯数学和理论性的，他为此写了一篇著名的论文，在 http://frode.home.cern.ch/frode/crypto/Turing/ 你可以读到这篇论文的一部分。但是他的理论研究已经完全可以让工程师来实际造出这样一台机器了。 　　布莱切利公园得到十万镑的经费来研制这种机器，绰号仍叫 “ 炸弹 ”(bombes) 。每个 “ 炸弹 ” 里都有十二组转子（因为根据上面的分析，显示器，连接 板实际上都没必要存在了。而上面的例子里只要三台 ENIGMA 的原因是字母循环圈的长度是 3 ，十二组转子的目的就是要攻击更长的字母循环圈）。一台这样的 “ 炸弹 ” 高两米长两米宽一米。图灵的研究于 1940 年初完成，机器由英国塔布拉丁机械厂 (British Tabulating Machinery) 制造。 　　图灵的发明赢得了他在布莱切利公园的同事的尊敬，大家把他看做是超群的密码分析专家。他的一位同事彼得．希尔顿 (Peter Hilton) 回忆道： “ 图灵毫无疑问是个天才，而且是个极近人情的天才。他总是愿意花费时间和精力来解释他的想法。这不是一个钻在狭窄领域里的专家，他 的思想遍布科学的许多领域。 ” 　　当然图灵的工作在布莱切利公园之外是绝对机密，就连他的父母都不知道他在干破译密码的工作，因为他是全英国最厉害的密码分析专家。有一次去看他母亲时 图灵提到过他正在为军事部门工作，但是没有透露其他风声。他母亲在意的是他儿子剃的头很难看。虽然领导布莱切利公园的是些军人，不过他们也知道在生活细节 上不能对这些知识分子严格要求，在这方面都是睁眼闭眼。图灵就经常不刮脸，穿着皱皱巴巴的衣服，指甲又长又黑。但是军队没有过问图灵的同性恋，是因为他们 不知情。布莱切利公园的退伍军人杰克．古德 (Jack Good) 后来说： “ 幸亏布莱切利公园的负责人不知道图灵是个同性恋，否则的话，我们就会打败这场战争。 ” 1940 年 3 月 14 日第一台 “ 炸弹 ” 运抵布莱切利公园。可是它运行得太慢，有时要一个星期才找得到一个密钥。工程师们花了很大的努力来改善 “ 炸弹 ” 的 设计，然后开始制造新的 “ 炸弹 ” ，这又花了四个月时间。但是在 5 月 10 日，最令英国密码分析专家担心的事情发生了，德国人改变了密码传递规则，他们的密钥 不再重复，这使得布莱切利公园破译的电文量急剧下降。幸运的是，改进以后的 “ 炸弹 ” 在 8 月 8 日到达，而且这次它运行得很好。在接下来的八个月里，十五台新 “ 炸弹 ” 在布莱切利公园里轰然作响。一般上一台 “ 炸弹 ” 可以在一小时里找到一个密钥。 但是并非有了 “ 炸弹 ” 就万事大吉了。在让它运行之前还有许多困难要克服。比如说使用 “ 炸弹 ” 前先要找到一个候选单词。但是密码分析人员不能保证他猜的词一 定在电报的明文中；就算猜对了，要把候选单词所在的位置正确地找出来也不是一件容易的事情，很有可能他猜到了电文中的一整句话，但是把这句话的位置搞错 了，那 “ 炸弹 ” 也就白白运行了。密码分析人员找到了一些技巧，比如说，他知道下面 “wetterbullsechs” 一定在电文明文中，但是具体位置却只 知道个大概。于是他猜想密文和明文的对应是： 　　候选单词： wetterbullsechs 　　密文： IPRENLWKMJJSXCPLEJWQ 在介绍 ENIGMA 的构造时我们知道，由于反射器的作用，一个字母从来也不会被加密成它本身。所以上面的候选单词所对应的位置一定是不对的，因为第二个字 母 e 被对应到 E 上了。解决方法可以是慢慢地移动候选单词，看看是否每个字母都对应一个和自己不同的字母。比如把上面例子中的候选单词向左移动一位，变成 　　候选单词： wetterbullsechs 　　密文： IPRENLWKMJJSXCPLEJWQ 现在就符合要求了，所以此时才可以让 “ 炸弹 ” 去试试它的威力。 　　英国领导高层当然非常注重密码分析工作，温斯顿．丘吉尔亲自访问了布莱切利公园，他把这帮具有稀奇古怪才能的密码分析专家称为 “ 从不呱呱叫的下金蛋的 鹅 ” 。在图灵和他的同事的努力和丘吉尔的亲自过问下，布莱切利公园解决了经费和人员缺乏的困难。到 1942 年底，密码局拥有 49 台 “ 炸弹 ” ，密码分析人员 的队伍也在不断扩大。事实证明玩填字游戏的高手往往会成为密码分析的高手，英国情报部门甚至在报纸上登出填字游戏来招聘新的密码分析人员。 三、灭亡（下） 　　在前面的记述中读者似乎会有这样一种感觉，所有的 ENIGMA 机都是一样的，而密码分析人员在找到破译的方法以后每天按部就班地进行破译工作。但事实 上，德军内部有好几个不同的通讯网络，比如说，在北非的德军就有自己的一套通讯网，他们的密码本和在欧洲的德军网络不同，德国空军也有自己的通讯网络。某 些通讯网络的保密性要强于其他的，而德国海军通讯网的保密性是最强的，它使用的 ENIGMA 机是经过强化特制的，它有八个转子可供选择，这样转子的初始位 置数就几乎是五个转子情况的六倍，于是布莱切利公园破译它所需要花费的时间也几乎是普通情况的六倍。另外海军用的 ENIGMA 机的反射器是可以转动的，于 是密钥的可能性就是原来的二十六倍。有一些海军型 ENIGMA 机甚至有四个转子。德国海军为了加强通讯保密性，甚至取消使用固定的信件格式，这样就使图灵 的 “ 候选单词 ” 法极难被使用。另外它的每条电文的密钥也以一种不同于平常的方式传送。 　　德国空军和陆军的 ENIGMA 密文都能比较顺利地被破译，但是德国海军的这些保密措施使得英国密码分析人员在破译电文时遇到极大的困难。在大西洋海战 中这使英国付出了极大的代价。德国海军元帅邓尼茨使用 “ 狼群战术 ” 来对付英国的海上运输线。首先，德军众多的潜艇分散在大西洋广阔的海域中，试图寻找合适 的目标；如果其中有一艘潜艇发现目标，它就会通知其它潜艇赶来增援；一旦在此海区中潜艇数量足够，它们就向目标发动进攻。很显然，在这种需要高度协作的战 术中，保密和快速的通讯起着决定性的作用，而如果英国方面不能及时破译这些通讯内容，所遭受的打击是毁灭性的。 　　当时欧洲大陆尽陷纳粹魔掌，英国抗战所必需的食品弹药几乎完全依 K 从大西洋上运来的美国援助。如果盟军不能知道德军潜艇在汪洋大海中的位置，那么就不 能有效地对付狼群战术，也就不可能有一条安全的运输线。在 1940 年 6 月到 1941 年 6 月一年间，盟军平均每月损失五十艘船只，而且建造新船只的能力已经 几乎不能够跟上损失的步伐；与此相联系的还有巨大的人命损失 —— 在战争中有高达五万名水手葬身大西洋底。英国面临在大西洋海战中失败的危险，而在大西洋海 战中失败，也就意味着在整个战争中失败。 　　即使在破译密码这样的所谓 “ 数学家的战争 ” 中，军事和间谍手段也是必不可少的，汉斯 - 提罗．史密特的情况已经足够说明问题了。如果布莱切利公园不能用 破译的手段来取得密钥，那么间谍、渗透以致于窃取等手段也成为必需。英国皇家空军有时采取一种名叫 “ 播种 ” 的手段来帮助取得布莱切利公园破译密钥所需的 “ 候选单词 ” 。空军在某个特定的海区布撒水雷，迫使在附近的德国舰艇向其他舰艇发送有关雷区的情报，这个情报里必定包含着对此雷区所在方位等的描述，而这 是英国人早已知道的，于是从中就可以确定 “ 候选单词 ” 。但是为了避免德国人的疑心，这样的花招不能时时使用，所以还需要许多其他的方式。 　　当时在英国情报部门工作的扬．弗莱明 (Ian Fleming) ，也就是后来大名鼎鼎的 007 系列小说的作者，甚至策划了这样一个代号 “ 杀无赦 ” 的计划：在英吉利海峡中让一架被俘的德军轰炸机在一艘德 国舰艇附近坠毁，等到德国舰艇赶来救援时，机上假扮成德国飞行员的英国谍报人员趁机混上德国舰艇以窃取密码本。这个几乎是疯狂的计划最后由于种种原因而没 有实行。 　　除了要获得密码本外，了解德国海军特制 ENIGMA 机尤其是它的转子线路无疑也是破译密码所必需的。 1940 年 2 月德国潜艇 U-33 在苏格兰附近海面 被击沉，英国情报部门因此能获得海军用 ENIGMA 机上的三个转子，使得密码分析人员能对这种特别的 ENIGMA 机有所了解并对截获的密文作部分的破解； 同年 4 月在挪威，盟军俘获了一条德国拖捞船，从上面取得了几份关于 ENIGMA 的资料并送交图灵研究。但是在还没有取得任何进展之前，德国人就改换了转子 结构，密文重新又变得牢不可破了。 1941 年 3 月 4 日在盟军特种兵对挪威罗弗敦群岛的突袭中缴获了两台海军用 ENIGMA 机，于是盟国重新能够部分破译德 海军情报。幸运的是这一次邓尼茨元帅相信了他的密码专家的夸口，认为 ENIGMA 不可破译，没有再次改变密码机的设置。 1941 年春天，布莱切利公园的一位密码分析人员哈里．辛斯利 (Harry Hinsley) 意识到，在德军的气象船和补给船和德国海军使用的是同一套 ENIGMA 系统。问题在于要周密计划俘获这些船只取得密码本而不使德国海军指 挥部起疑心。 5 月 7 日，在一次高度机密的行动中，英国皇家海军俘获了德国气象船慕尼黑号，取得了六月份的密码本。两天后在一次巧遇中英国驱逐舰迫使德国潜 艇 U-110 浮出水面，由于德国人以为潜艇很快就要沉没，他们没有及时销毁艇上的 ENIGMA 机和密码本。在六月份英军又俘获了一艘德军气象船劳恩堡号， 取得六月和七月的密码本。这些进展使得布莱切利公园对海军型 ENIGMA 机有了比较充分的了解。虽然直至战争结束，德国人仍不时改进他们的加密系统，但是 英国方面一般来说总能用各种方法跟进，包括上面所说的军事和间谍手段，或者提高 “ 炸弹 ” 的数量和威力，密码分析人员的经验也不断增加。虽然如此，这样的变 化总会为密码破译带来暂时的困难，从而可能遭遇严重的问题，比如北冰洋航线上 PQ17 运输轮沉没的严重损失。最大的此类危机发生在 1942 年 2 月 1 日，德 军潜艇通讯网开始使用前面提到的四转子 ENIGMA ，新增加的这个转子使得盟军的损失大量增加。但是由于同时期美国开始参战，德军潜艇在美国东海岸的频频 得手避免了德军总部把近期的胜利和增加转子一事联系起来。 　　无论如何，通过军事、情报当然还有密码分析人员的努力，盟军终于能够了解德国 “ 狼群 ” 的位置，从而为运输船队选择一条安全的航线，不仅如此，英国海军 的驱逐舰甚至还能主动出击，寻找德军潜艇并将其击沉。但是这里还是存在着如何恰到好处地使用所得到的情报，以免德军总部怀疑他们的最高机密已被破译的问 题。正所谓兵不厌诈。通过对 ENIGMA 的破译，盟军能够知道德国潜艇的位置，但是击沉所有这些潜艇是愚蠢的，因为突然升高的损失不可避免地会使德国人猜 测到他们的通讯并不安全。所以盟军经常放掉一些已经到手的肥肉，只攻击那些被侦查机发现的潜艇，当然盟军也会发出一些假的侦查到潜艇的消息来掩盖随之而来 的攻击。有一次布莱切利公园破译了一条电文，其中有九条德国油轮的方位，为了避免德国人起疑心，英国海军总部决定只进攻其中的七条油轮。这七条油轮沉没 后，对破译 ENIGMA 和需要保持秘密一事一无所知的皇家海军舰队 “ 不幸 ” 恰好又碰上了另两条倒霉鬼，于是也将它们送入了海底。在柏林德国人为此事进行了 调查，但是他们的疑心集中在这是一次偶然的事件，还是由于英国谍报人员的渗透，没有人怀疑这是英国人破译 ENIGMA 所取得的胜利。 　　布莱切利公园所破译的不仅仅是德国的 ENIGMA 密码，在战争期间他们同样破译了意大利和日本的密码系统，这三方面的情报来源被冠以 “Ultra” 的 代号，意为 “ 绝密 ” 。通过 Ultra 提供的情报，盟军在战场上取得了明显优势。在北非， Ultra 使得盟军能够切断德军的供给线，得到隆美尔将军部队的情 报，使第八军团成功抵御了德军的攻击；在德军进攻希腊的战役中，依 KUltra 英军成功撤退避免了大量伤亡； Ultra 提供了敌军在地中海地区的详细分布 情报，这对盟军 1943 年在意大利和西西里登陆至关重要。 　　但是最重要的是， Ultra 在盟军诺曼底登陆中起了不可磨灭的作用。在登陆前的几个月里，依 KUltra ，盟军获得了德军在法国沿海的布防的详细情报，从而能够及时地针对敌军的虚实强弱之处改进登陆计划。 　　但是布莱切利公园的工作人员并不知道诺曼底登陆计划，在预定登陆的前夜，他们举行了一次舞会，这使公园里唯一知道登陆计划的负责人特拉维司 (Travis) 很不高兴，但他又不能下令取消这次舞会，因为这会走漏风声，使人猜想有什么重要行动即将进行。幸亏由于天气的原因，登陆行动推迟了二十四 小时，密码分析专家们于是才有机会把舞跳了个痛快。登陆当天法国抵抗组织成员切断了陆上电话线路，迫使德军使用无线电报联络，密码分析人员因此截获了大量 情报。 　　美军对 Ultra 的一份评价报告中是这样说的： “ 在高级指挥官和政治首脑之中， Ultra 创造了这样一种改变了决策方式的精神状态。敌人的所做作为都 逃不过你的视线，这给予你信心；在你观察敌人思想和反应，他的一举一动时，这种信心不断增强。对敌人有这样程度的了解能够使你的计划大胆而又有保证，坚决 而又乐观。 ” 　　在二次大战盟军的胜利中，对布莱切利公园是否起了决定性的作用这点，历史学家自然有大量争议，但是毫无疑问的是，布莱切利公园的密码分析专家大大地加 快了战争的进程。这在大西洋战役的历史中尤其明显。如果没有 Ultra ，德军就能在大西洋上保持一支强大的潜艇群和反应能力，相反地盟军必须付出巨大的人 命和财力的代价来建造新的船只和保持运输能力。历史学家估计盟军的登陆计划会被推延到次年，而哈里．辛斯利则认为，在此情况下，战争很可能要到 1948 年，而不是在 1945 年，才能结束。如果是这样，希特勒将能够更大规模地使用 V1 和 V2 飞弹对整个英国南部进行轰炸。 　　历史学家大卫．凯恩 (David Kahn) 评价 Ultra 的作用时说： “ 这拯救了生命。不仅仅是俄国人和盟军的生命，它也拯救了德国人，意大利人和日本人的生命。对许多在二次大战后幸存 下来的人来说，没有这个方案，他们将已不在人世。这就是这个世界欠这些密码破译者的债务：他们的胜利折换成人类生命的价值。 ” 四、尾声 　战争结束后，布莱切利公园的秘密却仍不能被公之于众，英国人想继续利用他们在这一领域的优势。他们把在战争中缴获的数以千计的 EBIGMA 机分发到英国原殖民地，那里的政府仍旧以为 ENIGMA 是坚不可破的。 　　布莱切利公园的密码学校被关闭了， “ 炸弹 ” 被拆毁，和战时密码分析和破译工作有关的档案资料有的被销毁，其他的都被封存，严密地看护起来。在几千名原 来的工作人员中，有一些成员得以继续为军方新的密码分析机构工作，但是大多数人都被遣散，转回了原来的平民身份。他们宣誓对在布莱切利公园的经历保守秘 密。 　　从战场上回来的老战士们可以自豪地谈论他们在二战中的战斗经历，但是在布莱切利公园工作过的人们却不得不隐瞒自己在战争中为国家作出的贡献。一位曾在 6 号小木屋中工作过的年轻密码分析专家甚至收到了一封他早年所在的中学的老师寄来的信，责骂他在战争中逃避战斗的懦夫行为。 　　经过长期的沉默后，直到 1967 年，波兰出版了第一本关于波兰在破译 ENIGMA 方面的工作的书； 1970 年一名原德军海军情报人员出版了一本有关书 籍； 1973 年贝特朗上校出版了关于波兰和法国在二战初期破译 ENIGMA 密码方面的工作的书。最后打破沉默的是英国人。原布莱切利公园负责 Ultra 情 报分配工作的温特伯坦姆（ F.W.Winterbotham ）上校向英国政府写信，要求将这些秘密公之于众，因为此时世界上已经没有哪一个政府使用 ENIGMA 加密了，所以也已经完全没有必要再对破译 ENIGMA 一事保密。在战争中为国家作出贡献的人们的功绩应该受到应有的承认。经过温特伯坦姆的努 力，英国政府终于同意了他的请求。 1974 年夏，温特伯坦姆写的《超级机密》 (The Ultra Secret) 一书出版，使外界广泛知道了二战中默默工作的密码分析专家的丰功伟绩。原布莱切利公园的工作人员因此知道他们不用再为自己在二战中的经历保 守秘密了，他们的贡献也为世人所称赞。 　　对温特伯坦姆的书最感吃惊的也许就是雷杰夫斯基，这位首先发现 ENIGMA 弱点的波兰英雄了。 1939 年 9 月 1 日德军入侵波兰后，在法国密码处的贝特 朗少校的指挥下，他和另两位为破译 ENIGMA 作出巨大贡献的波兰数学家罗佐基和佐加尔斯基带着他们的机器逃往罗马尼亚，从那里穿越南斯拉夫和意大利的边 界到达法国巴黎。他们成立了 Z 小组，在法国维希继续进行 ENIGMA 的破译和 “ 炸弹 ” 的改进工作。在那里他们独立工作了两年之久，破译了九千条以上的德军 情报，许多情报导致了德军在南斯拉夫，希腊和苏联的惨败，也有力地支援了盟军开辟北非战场的计划。 1941 年下半年，罗佐基穿越地中海到法属阿尔及利亚，为设在那的一个 Z 小组的 ENIGMA 监听站工作。 1942 年 1 月 9 日，罗佐基搭乘 Lamoriciere 号返回法国，回程中客船在 Balearic 岛附近撞上了一个水下不明物体（礁石或水雷），罗佐基和船上的 221 名乘客一起遇难，同 时遇难的包括另两名的密码分析专家。 　　遭到入侵后的法国变得越来越危险，德国人密切监视着维希， Z 小组决定逃离法国。 1942 年 11 月 9 日，就在盟军在北非登陆的次日，两位波兰数学家开始 继续他们的流亡。 1943 年 1 月 29 日，他们从比利牛斯山脉穿过法国西班牙边境，不幸被西班牙安全警察逮捕，投入了难民营。在那里他们始终没有向其他人透 露过他们的真实身份。五月份他们被释放，前往葡萄牙直布罗陀，在那里乘船，终于到达英国。在那里他们进行另一种德军密码 SS 码的分析工作。虽然英国人知道 他们对破译 ENIGMA 作出的杰出贡献，却宁可把他们排除在破译 ENIGMA 的重要工作以外。 　　佐加尔斯基从此留在了英国，战后在巴特尔西 (Battersea) 技术学院任教，于 1978 年在普利茅茨去世。雷杰夫斯基战后回到了波兰，西班牙的难 民营使他患上了风湿症。在波兹南大学他担任不重要的行政工作，直到 1967 年退休。温特伯坦姆的书使他第一次得知，他对 ENIGMA 的攻击方法是整个二战 期间盟军破译德军 ENIGMA 码的基石。 1980 年雷杰夫斯基去世，享年 75 岁。 　　对于许多人来说，他们没有雷杰夫斯基那样幸运，这本书也许出版得太晚了。邓尼森 (Alastair Dennison) 是布莱切利公园第一任主任，在他去世后多年，他的女儿收到了他原来的同事的一封信： “ 你父亲是一个伟大的人，很长的时间里，如果不是永 远的话，所有说英语的人都欠着他一份债。只有很少的人知道他做了什么，这真是令人伤感的事情。 ” 2000 年 7 月 17 日，波兰政府向雷杰夫斯基、罗佐基和佐加尔斯基追授波兰最高勋章。波兰总理布泽克在仪式上发表讲话指出： “ 对许多人来说， ENIGMA 的破译是对盟军在二战中胜利的最大贡献。 ” 　　值得一提的是，即使是在关于 ENIGMA 的秘密被公之于众后，在非常长的一段时间里，波兰数学家在这方面的重大贡献没有得到应有的承认。大量的书籍和 资料（包括温特伯坦姆的书，以及大英百科全书）把破译 ENIGMA 的功劳完全归于英国密码分析机构，对于波兰人在此事中所起作用不置一词。波兰的密码分析 专家从未受到过盟国（美英法）的表彰。长期以来这使波兰对英国耿耿于怀。 　　具有讽刺意味的是，当 2000 年好莱坞影片《 U-571 》上映时，遭到了大量英国舆论的批评。影片描述了美国海军机智勇敢地夺取德国潜艇上 ENIGMA 机的故事。英国舆论认为，首先从德国潜艇上夺取 ENIGMA 机的是英国皇家海军，美国人这样做是把他人之功据为己有。 2000 年 9 月英国约克公爵安德鲁王子在访问波兰时，代表英国政府将一台从德国潜艇上缴获的 ENIGMA 机赠送给波兰，表示对波兰在破译 ENIGMA 密码中作出的贡献的感谢。在演讲中他说： “ 如果没有波兰数学家的发现， ENIGMA 密码可能不能被破译。 ” 波兰总理布泽克对英国正式承认是由波兰人首先破 译 ENIGMA 的态度表示 “ 非常满意 ” ，同时也希望能够早日改写大英百科全书中的有关条目。在 1999 、 2000 和 2001 年，在布莱切利公园都举行 “ 波 兰日 ” 的纪念活动以纪念波兰数学家的贡献。 2001 年 4 月 21 日，雷杰夫斯基、罗佐基和佐加尔斯基纪念基金在波兰华沙设立，基金会在华沙和伦敦设置了纪念波兰数学家的铭牌。 2001 年 7 月，基 金会在布莱切利公园安放了一块基石，上面刻着丘吉尔的名言： “ 在人类历史上，从未有如此多的人对如此少的人欠得如此多。 ” 这当然是为了纪念所有在破译 ENIGMA 的行动中做出贡献的人们。 　　阿兰．图灵没有能活到看见自己在破译 ENIGMA 中作出的巨大贡献为人所知的这一天，没有看到人们为此向他的深深敬意。在他生命的后来的时光，他并没 有被看做一个英雄，而是因他的性倾向而饱受骚扰纠缠。 1952 年因被小偷入室行窃，他向警察报了案，但是不通世事使他忘了向警察掩盖他和另一位男士同居的 事实。 1952 年 3 月 31 日图灵被警方逮捕，被以 “ 有伤风化 ” 罪的罪名起诉，并被判为有罪。在整个过程中他不得不忍受报纸对他的案件的公开报道。 　　他的性倾向被大众所知，私生活被曝于光天化日之下，政府取消了他在情报部门的工作，也不允许他继续进行可编程计算的研究。在入狱和治疗两者之间，图灵 选择了注射激素和心理疗法，来治疗所谓的 “ 性欲倒错 ” 。此后图灵开始研究生物学、化学。由于这些 “ 治疗 ” ，他的脾气变得躁怒不安，性格更为阴沉怪僻，生理 方面也出现了异常。 1954 年 6 月 8 日，人们在他的寓所发现了他的尸体。当代最伟大的头脑之一，就这样在四十二岁时离开了这个世界。今天，信息科学领域内 最重要的奖项被命名为 “ 图灵奖 ” 。 　　那天当人们发现图灵时，在他的床头有一个咬了几口的苹果。尸体解剖表明是氰化物致死。在 1954 年 6 月 7 日的那个晚上，也许图灵耳边又回响起了二十年前的那首歌： “ 毒液浸透苹果，如睡之死渗入。 ”( 完 )
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图灵获英女王赦免
热度 7 outcrop 2013-12-24 14:30
半个多世纪后，终于被赦免了；就是“图灵奖”、“图灵机”、“图灵测试”的那个图灵。 图灵1912年生于英国伦敦，1931年进入剑桥大学国王学院，毕业后到美国普林斯顿大学攻读博士学位，二战爆发后回到剑桥。图灵曾协助英国军方破解德国的著名密码系统“谜”(Enigma)，帮助盟军取得了二战的胜利。 图灵同时也是计算机逻辑的奠基者，提出了“图灵机”和“图灵测试”等重要概念，被誉为“人工智能之父”、“计算机科学之父”。 由于图灵的同性恋倾向在当时的英国遭到歧视，二战结束后他被当时的英国政府定罪，被迫接受“治疗”，职业生涯尽毁。1954年6月7日，图灵被发现死于家中的床上，床头还放着一个被咬了一口的苹果。警方调查后认为是氰化物中毒，调查结论为自杀。 2013年12月24日，英国司法部长宣布，当时的判决“不公，有歧视”，图灵已经获得英国女王伊莉莎白二世的赦免，“女王的赦免是对这位优秀人物的献礼”。 来自： http://world.163.com/13/1224/11/9GRTQ86M00014JB6.html
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世纪图灵纪念
热度 9 iKnow 2012-11-1 01:00
世纪图灵纪念
【注：本文已发表在 2012年第11期《中国计算机学会通讯》 。】 1912 年“计算机科学之父”阿兰 图灵 (Alan Turing) 诞生。 1930 年代，计算机先驱们齐聚普林斯顿小镇，图灵、邱奇（ AlonzoChurch ）、冯诺依曼（ John von Neumann ）、哥德尔（ Kurt Gödel ）、克林（ StephenKleene ）……。 2012 年，普林斯顿大学举行了“世纪图灵纪念庆典”，邀请了 20 位嘉宾（包括 8 位图灵奖得主）介绍计算机科学的前世今生。 普林斯顿的校园里一下子多了一群耄耋老人，他们在向后人回忆当年图灵、邱奇等先驱在普林斯顿开拓计算机科学的那一幕幕往事，仿佛让人感觉回到了上世纪 30~50 年代那个“激情燃烧”的岁月。然而，当听到邱奇的学生 80 岁的斯科特教授（ DanaScott ） (1976 年图灵奖得主 ) 多次黯然感慨 ，“这也许是我人生最后一次机会在公开场合向大家分享当年和导师邱奇一起学习、工作、生活的回忆了……”，“ 请再给我一个机会，我想最后再以个人身份讲一下邱奇的故事，他真是一个非常好的人，我当时就是住在他家里…… ”，又让人感觉到老人们似乎想在图灵百年之际向世人谢幕。此时，所有人都会安静下来，默默地聆听他们的回忆，然后报以最热烈的掌声，来表达发自内心的感动和敬意。 1. 图灵机的偶然与必然 斯科特教授是邱奇的学生，他也许是这个世界上距离那段历史最近的人了。斯科特教授的报告介绍了 λ 算子的过去和现在，递归函数以及图灵机之间的故事，中间不断向听众透露许多不为人知的佚事，现场气氛非常欢快。 邱奇在 1930 年代初提出 λ 算子，核心思想是“万物皆可为函数”。邱奇给出一组无类型（ untyped ）的函数定义规则（ 因为无类型 而无法区分函数与参数，所以 λ 算子会产生递归 ） ，然后又加了几条规则，试图用函数来形式化整个逻辑系统。但后来他的学生克林发现这套逻辑系统不一致。邱奇非常失望，把整个逻辑部分全都抛掉，在 1935 年 只把 λ 算子部分发表了。所以， λ 算子对邱奇本人来说是一段很痛苦的经历，再也不想向其他人提及。斯科特教授说，他在普林斯顿读书的时候，从来没有听导师谈过 λ 算子。 1936 年 5 月，图灵也发表了著名论文《论可计算数及其在判定问题上的应用》（ OnComputable Numbers, with an Application to the Entscheidungsproblem ），提出了图灵机。随后图灵来到了普林斯顿大学跟邱奇读博士。这段时间，他又证明了图灵机和 λ 算子也是等价的。而在 1936 年前后，克林提出了一般递归函数（ GeneralRecursive Functions ），后来邱奇证明和 λ 算子也是等价的。因此，图灵机、 λ 算子和一般递归函数都是等价的。 当时在普林斯顿高等研究院的冯诺伊曼在了解了图灵的工作后立刻意识到其重要性，他极力邀请图灵博士毕业后继续留在普林斯顿工作，但图灵非常想家，还是婉言拒绝了。随后 1945 年，在距离普林斯顿不远的宾夕法尼亚大学，第一台电子计算机 ENIAC 诞生了。但它太难操作了，人们开始寻找高效的编程方式。 于是从 1950 年代开始，人们开始设计高级语言。 1957 年，巴克斯（ John Backus ）带领团队率先发明了第一个高级语言 Fortran 。与此同时，麦卡锡（ JohnMcCathy ）则受 λ 算子启发，在 1958 年设计出了 LISP 语言。邱奇肯定不曾想过，曾经因为逻辑不一致而几乎被他抛弃的 λ 算子成了计算机高级语言的基础。 历史总是充满了各种巧合。在 1936 年以前的几千年人类文明中，人们从来没有思考过“什么是可计算的”这个问题，但在 1935 ～ 1936 年的一年间，却一下子提出了三种等价的理论，这岂不是太巧合了？紧随斯科特教授，来自英国爱丁堡大学的沃德尔（ PhilipWadler ）教授在第二个报告《邱奇的巧合》（ Church's Coincidences ）一开始就提出了这个发人深省的问题。事实上，人类科技史中诸如此类的巧合比比皆是，沃德尔教授又举了好几个例子。比如，牛顿在 1666 年发明了微积分，而莱布尼茨在 1675 年也独立发明了微积分；达尔文在 1859 年提出进化论，而华莱士（ AlfredWallace ）其实在 1855 年也提出了相同的理论；而贝尔和格雷（ Elisha Gray ）在神奇地在 1876 年的同一天提交了电话发明专利。 表面上历史充满了各种巧合，但如果把这些巧合放回当时的历史背景下，我们就会发现它们的出现又是必然的。今天我们将它们视为巧合是因为后人割裂了历史，只记住了少许闪光点而忽略了知识变迁过程中的幕后推手。 为了揭示图灵机巧合的必然性，沃德尔教授向听众还原了计算理论变迁的那段辉煌的历史。故事要回溯到 1900 年希尔伯特提出的 23 个数学问题，其中第 2 个问题是能否机械化地证明算术公理系统的一致性。 1928 年，希尔伯特又进一步提出了 判定问题（ Entscheidungsproblem ），即能否找到一个算法自动地判定谓词（一阶）逻辑表达式是真还是假。 1931 年， 哥德尔提出了不完备 性定理，他构造了一个命题——“这个命题是不可证明的”，对希尔伯特的第 2 个问题给出了一个否定的答案。为了证明不完备定理，哥德尔写出了第一个“计算机程序”（ 哥德尔的程序只是用逻辑公式去形式化了几个步骤，并未定义编程规则 ） 来验证一个命题是否能被证明。人们又从哥德尔的“程序”中觉察到希尔伯特判定问题也可能不存在答案，即没有这样的算法或不可计算。但要想证明这点，首要的是定义清楚什么是算法（或什么是有效可计算性， EffectiveComputability ）。 全世界的数学家们都在思考可计算性定义问题，普林斯顿的数学家们也不例外。 1932 年，邱奇给出了第一个定义—— λ 算子 ，他本希望用 λ 算子来形式化逻辑系统。那时，克林正在普林斯顿大学跟邱奇攻读博士学位，也在思考可计算性定义问题。当邱奇提出 λ 算子后，克林发现 λ 算子能表示整数算术系统，这似乎是可计算性的定义了。他和哥德尔讲了这个想法，但哥德尔并不认为这定义了可计算性。克林不服，向哥德尔下了战书——如果这个定义不对，那请把你的定义拿出来，我能证明两者是等价的。 1934 年，哥德尔在普林斯顿高等研究院的报告中提出了一般递归函数概念。当时，刚博士毕业的克林记下了笔记。两年后（ 1936 年），克林将一般递归函数具体化，并证明了和他之前的定义是等价的。随后邱奇又证明一般递归函数和 λ 算子也是等价的，并用 λ 算子 证明了 希尔伯特判定问题是不可计算的 。不过“狡黠”的哥德尔还不肯承认，狡辩道，也许我的定义是错误的。 1935 年的英国剑桥大学，纽曼（ MaxNewman ）教授正在给一个关于希尔伯特判定问题的报告。他总结道，现在解决判定问题的关键就是找到可计算性的定义。 23 岁的图灵也在报告现场，他便开始独自思考这个问题。 1936 年，他发表了划时代的论文《论可计算数及其在判定问题上的应用》，用图灵机来定义可计算性（或算法），然后用图灵机重写了哥德尔在 1931 年的那个“程序”，也证明了希尔伯特判定问题是不可计算的。尽管图灵的证明方法比邱奇晚了几个月，但却更直观、更易于理解，而且更像一台可操作的机器。 在 1936 年前后的一年间提出三种完全等价的可计算性定义，都源自于希尔伯特的判定问题。到此，听众们恍然大悟又若有所思 -- 这段经典的历史对我们又有何启发呢？我们又能在人类知识变迁历史中扮演什么角色呢？ 2. 大科学（ GreatScience ） 2000 年图灵奖得主现清华大学的姚期智教授做了一场精彩的关于量子计算的报告。姚教授坦诚地说，现在自己也无法预言量子计算机何时能实用，但认为量子计算符合他定义的大科学标准。 什么是大科学？姚教授认为有两个参考标准： 1 ）大科学是多学科交叉产生的； 2 ）大科学伴随着颠覆性技术的出现。 姚教授举了两个例子。一个是 X 射线晶体学。 1895 年，伦琴发现 X 光； 1912 年冯 - 劳埃通过 X 衍射证明了 X 是波； 1913 年，布拉格父子提出用 X 射线来测晶体结构的方法；于是到了 1920 年代，人们开始用 X 射线来测金属、离子以及大分子的结构。随后人们开始讲 X 衍射技术应用到了生物领域，终于 1950 年代发现了 DNA 双螺旋结构，开辟了生物研究新疆界。 另一个是计算机科学。二十世纪初，希尔伯特提出数学的机械化证明。 1936 年图灵机出现，但只是理论模型。 1945 年，电子计算机发明，随后肖克利等发明了晶体管，从此计算机的运算速度便按照摩尔定律飞速发展，这是数学和半导体技术的结合。毫无疑问，这两个例子都是伟大的科学，它们彻底地改变了人们的知识和生活。 回到姚教授的报告主题，他认为量子计算正是 X 射线晶体学与计算机科学的结合，并举了一个非常有趣的例子。以 西蒙问题 （ Simon’s Problem ）为例，假设 F(x) 会将 2 个不同 n 位的 0-1 比特串 x 和 s 映射到同一个值，即 F(x+s)=F(x) ，那么给定 x ，如何找到对应的 s ？传统的算法需要对 F(x) 进行 2 n 次查询操作。量子计算则可以把 F(x) 和 F(x+s) 看做是两个晶体，然后用光线去照射，这样就可以根据不同的干涉条纹，然后就可以得到 s 。这样的操作只需要 3n 个光子就可以，其中的原理和用 X 射线衍射结果反推出晶体结构很相似。另一方面，世界各个国家都在量子计算研究投入很大的经费，量子器件的发展速度也超乎大多数人的想象。例如，目前已经有技术能实现 14 个粒子的量子纠缠；现在已出现传输单个光子的技术，这就意味着可以利用单个光子发送量子信号。姚教授认为，虽然很多人对量子计算表示怀疑，但从事量子计算的科学家们却要乐观的多。 姚教授做研究遵循大科学的标准，过往的经历也使他更坚信做研究应该选择有价值的问题。姚教授 2004 年回清华前是在普林斯顿大学开展研究工作，过去两年我很幸运有机会也在普林斯顿大学做访问博士后，所以这里的科研价值观，我也有些体会。在普林斯顿，很多教授和学生都非常自信，认为只要他们决定去做一件事，就一定能做好。另一方面大家又意识到，做一件琐屑的小事，所花的精力其实并不比有价值的大事少。因此，在这种自信心和价值观的支持下，他们就敢于去尝试一些很有挑战的问题，有时甚至会跨很大的方向。 李凯教授的研究经历就是一个很好的例子。他博士工作首次提出了软件分布式共享内存（ DistributedShared Memory ， DSM ）思想，到普林斯顿后又做了硬件共享内存系统 SHRIMP ，之后研究用多个投影仪组成可扩展显示墙（ ScalableDiaplay Wall ），后来又转到研究基于内容的多媒体搜索技术。而创办 Data Domain 公司时则进入存储领域，研制出世界上第一个数据冗余存储产品。如今，他和脑科学领域专家合作，开展脑科学计算的前沿研究。虽然不是所有的项目都像 DSM 和 DataDomain 那样成功，但通过开展这些有挑战的项目，积累了许多高质量论文（ h-index 为 64 ），培养了不少出色的人才，也在同行中建立了学术威望。 3. “定义”的力量 2010 年图灵奖得主哈佛的 瓦伦特 （ LeslieValiant ）教授介绍了他对计算机科学的独特观点，并回顾了他的研究历程。瓦伦特教授是机器学习的鼻祖。上世纪七八十年代，人工智能还是以构建专家系统为主。专家系统的思想就是通过建立大量规则来指导计算机推理，但很快便发现人工建立规则是一件非常艰难的任务。当研究人员一筹莫展时，瓦伦特教授提出让计算机自己学习规则的思想，成为数据挖掘和机器学习奠基性的工作。 机器学习并不是我的研究领域，所以了解并不多。但瓦伦特教授的报告充满了想象力，给我很多联想和启发。他认为图灵不仅仅是一位数学家、计算机科学家，更像是一位自然科学家，而计算机科学也可看作是一门自然科学。他在幻灯片上摘出了图灵 1948 年的论文《智能机器》（ IntelligentMachinery ）中一段话，“ … genetical or evolutionary search by which acombination of genes is looked for, the criterion being survival value. ”，然后说图灵所思考的已经超越了计算机科学，可以归到自然科学范畴了。报告中，他又说道其实机器学习的必要性和意义图灵早就在 1948 年就指出来了，许多听众感到有些茫然。只见瓦伦特教授翻到一页幻灯片，又摘出了图灵 那篇《智能机器》 中的一段文字，其中有这么一句话“ the learning oflanguages would be the most impressive ”。瓦伦特教授稍加解读，众人顿时恍然大悟，不禁感慨图灵真如神一般高不可及，而学术大师们则像神父一样能读懂神的思想，向世人传达神的指示。 瓦伦特教授的报告中提到好几个有趣的定义，比如什么是学习，什么是进化。这些高度抽象的概念，瓦伦特教授却能用数学进行漂亮的形式化定义，令人叹为观止。很多难题无从下手时，正是因为问题没有定义清楚，而巧妙的定义经常另辟蹊径，帮助人们找到解决问题的关键。有个笑话从反面诠释了定义的能量。一位哲学教授将一把椅子提到讲台上，对学生们说，今天哲学课考试题目是 -- 证明这把椅子不存在。学生们开始冥思苦想，但只过五分钟有位学生即交卷了。教授一看，答卷上只有五个字，但连声称绝，打了满分。这五个字是——＂什么是椅子？＂ 这让我联想起在普林斯顿时与李凯教授的一次讨论。当时，我们希望对比两个程序行为是否相似，这听起来也是一个无从下手的问题。于是李凯教授让我先去定义“什么是程序行为？、“什么是相似？”当我把这些问题定义清楚后，解决思路就明确了。这次经历也让我深刻体会到只有将问题定义的越清晰，才能找到明确的解决方法。 如果说好的定义是解决问题的关键，那伟大的定义往往开辟新的领域。这样的例子在计算机科学发展史上比比皆是。除了瓦伦特教授定义了什么是学习开创机器学习领域外，还有图灵用图灵机定义了什么是可计算，开创了整个计算科学领域；香农（ ClaudeShannon ）通过不确定的概率定义了什么是信息，开创了信息论； Shafi Goldwasser和Silvio Micali 等通过概率上的不可区分性（ indistinguishability ）定义了什么是安全，开创了计算机时代的安全领域。 4. 互联的未来 纪念活动的高潮是普林斯顿校友， Google 前 CEO 、现 Google 董事会主席斯密特（ EricSchmit ）的报告，可容纳 400 人的报告厅座无虚席，甚至有人坐在台阶上。 斯密特报告的主题是未来，他给现场听众描绘了一幅美好的未来蓝图。未来智能手机将越来越便宜，如今已经有几十美元的 Andriod 手机了。未来的市场主要会在发展中国家，如今中国、印度每年智能手机都是以几千万的速度在增长，而非洲国家也会成为新兴市场。未来将会有 30 亿新网民加入到互联网，这蕴含着巨大的应用需求，同时也带来巨大的创造力。斯密特还畅想了一系列新兴应用，比如无人驾驶汽车、穿戴式设备等。 报告结束后留了半个多小时提问，大家非常踊跃。有人问 Google 是否能帮助设立诺贝尔计算奖， Google 的数字货币计划是什么，未来该如何学习快速发展的技术，互联世界和现实世界的区别， Google 在如何帮助发展中国家，还有人提问请斯密特给本科生一些建议…… 我也起身问了一个关于 Google X 实验室的问题，并开玩笑式的问怎么才能进 GoogleX 实验室。斯密特说，有人泄露 Google X 的信息， Google X 实验室细节仍然是机密，所以他可以透露无人驾驶汽车项目，但不能再说更多其他的项目，不过请想象一下 GoogleX 的研究人员正在整合计算机科学、硬件和新设备，那也许会对 Google X 有一些感觉。事实上， GoogleX 确实很秘密，存在好多年而不为人所知，即使是 Google 员工。直到 2011 年 11 月纽约时报泄露有关信息，外界才得以了解。 GoogleX 项目都是非常激进，比如无人驾驶车、 Google 眼镜、机器人巡逻队、甚至太空电梯。上期 CCCF 刊登的 CACM 译文《 谷歌的混合研究方法 》 （ Google'sHybrid Approach to Research ）中提到工程与研究并重的混合研究模式会更倾向于低风险的短期项目，而专注长远影响的 GoogleX 实验室则是对混合模式的补充。 斯密特提到的很多观点和我最近读的戴曼迪斯（ Peter Diamandis ）的《 Abundance ： TheFuture Is Better Than You Think 》一书中很多观点一致。事实上， 斯密特和戴曼迪斯 本来就是私交很好的朋友，他们甚至最近和 Google 的创始人佩奇（ LarryPage ）、《阿凡达》导演卡梅隆（ James Cameron ）一起宣布创办了 Planetary Resources 公司，目标是太空采矿！ 斯密特和戴曼迪斯对未来的判定并不是凭空臆想。如果跳出某项具体技术，从更广阔的时空来观察技术本身的发展，就会发现技术发展也有规律。比如，笔者之前在 CCCF 上刊登的《谁推动信息产业发展》文章中引用了美国科学院的一份报告，该报告分析了 19 个计算机技术的发展史，从而得出基础研究与产业化互动的一些规律。而《 Abundance 》一书给读者呈现了另一条有趣的规律——产生巨大影响的技术都是指数发展型技术（ ExponentialTechnologies ）。 在科技史上有很多成功利用这条规律预测未来的例子。例如 1953 年美国空军分析了从 1911 年飞机发明到 1953 年之间飞机加速技术发展曲线，发现飞行器发动机的加速度增长是指数发展的，并预测 1970 年左右人类便能登上月球。这个判断是在 1953 年做出来的，这在当时是难以想象的，因为最乐观的估计也认为登上月球至少还需要 50 年（ 2000 年左右）。 而摩尔定律是计算机领域都熟知的另一个例子。 1965 年摩尔（ GodernMoore ）在一篇文章中用 1959 年到 1965 年的 5 个点画出了一条直线，并成功预测未来 10 年（到 1975 年）半导体技术的发展趋势，即单个芯片晶体管数目将每 12 个月翻一番（后来修正为每 18 个月）。一个又一个十年过去了，摩尔定律在过去的 50 年里都有效，并还会持续到至少 2020 年。 从技术层面上去判断一项技术是否为指数型技术需要极远的眼界和很深的造诣，往往只有摩尔这样的大师才能做到。我的一个观点是，技术的成本也许是一个简单有效的判断依据，即在相同的性能下价格是否在不断下降，或在相同的价格下性能是否在不断提高？当然技术的潜力还依赖于市场饱和度。所以，综合技术成本和市场饱和度两方面的因素来看，智能手机和互联网确实还有很大的潜力，尤其是中国广大的农村市场和其他发展中国家。 5. 结语 2012 年即将过去，世界各地的图灵纪念活动也都逐渐落下帷幕。这些纪念活动让我们这些和图灵本没有时空交集的晚辈也能感受那个造就伟大图灵的时代，这是一个伟大的时代，希尔伯特，邱奇、哥德尔、冯诺依曼…… 那我们所处的时代是伟大的时代吗？图灵知道他所处的时代是伟大的吗？图灵已逝，我们不得而知。但我有一个猜想，也许哥德尔不完备定理的第二点（公理系统的一致性不能在其内部被证明）也适用于历史系统——历史舞台上的扮演者无法证明自己所处的时代是伟大的。
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《科研笔记：中文图灵试题？》
热度 1 liwei999 2012-10-12 11:23
Chinese Turing Tests?? Challenging my Chinese dependency parser with puns. The real thing is, structural ambiguity is detectable, but not easily decodable. As for puns, forget it! Do you remember the last time you yourself, as an intelligent being designed by almighty God, were puzzled by jokes of puns? RE: 立委，测试你分析工具的图灵试题来了 大学里有两种人不谈恋爱：一种是谁都看不上，另一种是谁都 看不上。 parse 后一看，居然 合一 （unify）了：真地歇菜了？？ 作者: 立委 日期: 10/11/2012 17:55:00 但是，（镜子曰，世界上怕就怕但是二字），请注意同样的string “是谁都看不上” 是怎样分析的：分析出两种意义 【意义1】是这么断句的：【是谁】 【都看不上】：【谁】 是【是】的逻辑宾语（Undergoer） 【意义2】则是：【是】 【谁都看不上】：【谁】 是【看不上】的逻辑主语（Actor） 哈哈，不傻吧，my baby 当然，同样的string，在目前是无法指望机器输出不同结果的。 实用的 parsing 技术从来没有超出语句级别的 context 来解码句法结构。 据说，类似的中文“图灵试题”还有： 大学里有两种人最容易被甩：一种人不知道什么【叫做】爱，一种人不知道什么叫【做爱】。 这些人都是原先喜欢一个人，后来喜欢一个人。 老友说，最后一句的精彩之处不在分词，在重音位置。机器只能歇菜 当然这些都是戏谑性的 puns，连人都会被绕晕，根本不用做 real life 系统的人分心。实际语言现象中，有的是 low hanging food, 很多 tractable 的问题好多系统都未及涉及呢，教机器识别 puns 这样劳而无功的勾当，根本排不上号。 【维基： 图灵测试 】 http://en.wikipedia.org/wiki/Turing_test 《立委科普：机器可以揭开双关语神秘的面纱》 【置顶：立委科学网博客NLP博文一览（定期更新版）】
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访图灵奖得主：文科出身也能获图灵奖
热度 1 pinjianlu 2012-10-8 19:35
今天看到科学网一则消息：访图灵奖得主：文科出身也能获图灵奖 http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2012/10/270167.shtm 老外就是不一样啊，惊叹之余只能仰望。我也是从其它工科专业转行到IT的，我们老板一直鄙视我说我本科不是科班出生，肯定做不了这个。别人文科出生的都做得了，还做得这么好，我为什么就不行呢？我并不指望得什么大奖，至少我还是学得会的吧？！
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献给图灵百年诞辰的礼物
kejidaobao 2012-7-26 14:27
文/刘 艳 2012年6月23日是英国数学家图灵（Alan Mathison Turing，1912—1954）诞生100周年。图灵是世界科学史上罕见的具有非凡洞察力的奇才，他生前就已经名扬四海，死后更倍受尊崇，享有“计算机理论之父”、“人工智能之父”美誉。第二次世界大战中，图灵发明了能破译德军Enigma密码的译码机，从而挽救了千千万万盟军将士和普通百姓的生命，为战胜法西斯作出了重要贡献，因而获得大英帝国荣誉勋章。因此，在图灵诞生100周年之际，世界各国举行了多种形式的纪念活动。在中国，高等教育出版社推出《图灵和ACM图灵奖——纪念图灵百年诞辰》一书，为更好地了解图灵及其事业的众多继承者、了解计算机的发展史提供了难得的素材。 本书原名《ACM图灵奖——计算机发展史的缩影》，初版于2000年8月，本书第4版改为现名，并选择在图灵诞生100周年之际出版，就是为了缅怀图灵的丰功伟绩，并作为献给图灵百年诞辰的一份礼物。 本书分两部分。第一部分简要介绍图灵的生平和他在科学上的贡献，其中他在1936年5月发表的 “论可计算数及其在判定问题中的应用”论文首次提出了“通用计算机”概念，并给出了它的理论模型（现在被称为“图灵机”），为现代电子计算机奠定了坚实的理论基础。1950年，他发表论文“计算机和智能”，第一个提出了机器是否能够思维的问题，并设计了可以判别机器是否能够思维的一种方法（现在被称为“图灵测试”）。图灵虽然是一个数学家，但对自然科学其他领域，尤其是生物学、神经科学同样有极大的兴趣，并有深刻的思考和独到的见解。早在1951年，他就发表论文“器官形态形成的化学基础”，探讨海星为什么呈五轴对称等问题，而生物学界直到20世纪80年代才开始重视和研究这一课题。 可以看出，图灵是一个既有极高天赋和创新能力、又非常勤奋的科学家，在其短暂的一生中为人类留下了大量宝贵的财富。但由于图灵出生在一个英国驻海外殖民地官员的家庭，父母经常不在身边，得不到父爱和母爱，因此性格比较内向，且有同性恋倾向，为当时的社会所不容。1952年，他受到法院传讯和指控，被判监外察看1年，并强迫接受药物治疗，注射雌性荷尔蒙，导致英年早逝，令人扼腕。2009年，时任英国首相布朗正式代表英国政府向图灵因为同性恋被定罪并导致其自杀公开道歉，称图灵受到的对待是“恐怖的、完全不公正的”。至此，图灵的名誉得到彻底恢复。 本书第二部分介绍由美国计算机协会ACM所建立、以图灵命名、有“计算机界的诺贝尔奖”之称的图灵奖的历届获得者（1966-2011年，共58名），包括2000年因在计算理论方面作出杰出贡献而获奖的华裔学者姚期智。这58名图灵奖获得者，除了已经谢世的和已经年过8旬、体弱多病的几位以外，其余34位都出席了2012年6月在旧金山举行的纪念图灵百年诞辰大会。如此众多的顶级科学家齐聚一堂，成为科学界的一件难得的盛事。一般来说，这些科学家不如微软的盖茨、苹果的乔布斯等企业家那样知名，那样光彩夺目，其中绝大多数也没有一夜暴富，成为百万富翁。但正是这些科学家以惊人的智慧和艰苦的探索奠定了信息大厦的基石。我们今天能够在网上漫游，获取知识和信息，同世界上任何地方的人通讯、交流……都归功于这些科学家的工作。 成功的科学家们走过的道路各不相同，但细细考察起来，总会发现有一些共同的因素在他们的成功中起着重要作用，比如勤奋、善于学习、勇于创新、谦虚和有团队精神等。图灵奖获得者也是这样，书中有不少发人深省的事例，给人以深刻的启示。如“关系数据库之父”科德（Edgar Frank Codd，1923—2003），在IBM身居要职，事业有成，却在年届四旬时重返校园、继续充电，终于大放异彩。如浮点运算的先驱卡亨（William M. Kahan），由于对学生严格要求，一丝不苟，从而在获奖后遭致非议和攻击，却冷静对待，令人钦佩。如“IBM 360之父”布鲁克斯（Frederick Phillips Brooks），本来是反对IBM 360上马的，但在经过争论，公司领导层做出上马的决定后，却应邀出任它的总设计师和总指挥，在这一出人意料的转变中表现出令人叹服的明智、大度、勇气和胆略……真是不胜枚举。有心的读者不难从阅读本书中吸取成长和成功所必需的养分。 通过对获奖计算机科学家的介绍，本书多方位、多视角地反映了计算机科学技术半个多世纪来的发展历程，对科学技术史研究者有帮助。本书在一定程度上反映了计算机体系结构、程序设计语言、算法设计与分析、操作系统和编译程序、数据库技术、计算复杂性理论、软件工程、人工智能、Internet等计算机科学技术主要分支的形成过程和发展概况，为读者提供了较多的背景材料。因此，本书融计算机发展史、计算机科学家传记和计算机科学概论于一体，可以满足读者多方面需求，自第1版出版后就广受欢迎，尤其被计算机相关专业的师生以及IT从业人员认为“不是教材，胜似教材”。本书第1版出版不久，中国中央教育电视台“大学书苑”栏目为本书录制了专题节目，一些大学还把本书列为“大学生必读书目”。新版除了把至今为止的所有图灵奖获得者“一网打尽”外，还加入了许多新发现的材料，使得内容更加丰富，更有教育意义和参考价值。
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计算机之父图灵的“图灵测试”和心智哲学专家塞尔的“中文屋子”
geneculture 2012-7-21 07:55
如果说计算机之父图灵的“图灵测试”是人工智能的判定标准（图灵因此又是人工智能之父），那么，心智哲学专家塞尔的“中文屋子”则是区分强人工智能和弱人工智能的判定标准。 强人工智能——可用计算机之父图灵的“图灵测试”来加以判断 弱人工智能——可用心智哲学家塞尔的“中文屋子”来加以判断 协处理智能——可用融智学观点及方法“天平原理”来加以判断 附录：计算机之父图灵的“图灵测试”和心智哲学专家塞尔的“中文屋子” 一、计算机之父图灵的“图灵测试” 图灵测试 （又称“图灵判断”）是 图灵 提出的一个关于 机器 人的 著名判断 原则。所谓图灵测试是一种测试机器是不是具备 人类智能 的方法。被测试的有一个人，另一个是声称自己有人类 智力 的机器。 1.问题 　　一种测试 机器 是不是具备 人类智能 的方法。如果说现在有一台电脑，运算速度非常快、记忆容量和 逻辑单元 的数目也超过了人脑，而且还为这台电脑编写了许多智能化的程序，并提供了合适种类的大量数据，使这台电脑能够做一些人性化的事情，如简单地听或说。回答某些问题等。那么，我们是否可说这台机器具有思维能力呢?或者说，我们怎样才能判断一台机器是否具有思维能力呢? 图灵测试 2.研发 　　为了检验一台机器是否能合情理地被说成在思想， 人工智能 的始祖 阿兰· 图灵 提出了一种称作图灵试验的方法。此原则说：被测试的有一个人，另一个是声称自己有人类 智力 的机器。测试时，测试人与被测试人是分开的，测试人只有通过一些装置（如键盘）向被测试人问一些问题，这些问题随便是什么问题都可以。问过一些问题后，如果测试人能够正确地分出谁是人谁是机器，那机器就没有通过图灵测试，如果测试人没有分出谁是机器谁是人，那这个机器就是有人类智能的。 目前还没有一台机器能够通过图灵测试，也就是说，计算机的智力与人类相比还差得远呢 。 比如 自动聊天机器人。同时图灵试验还存在一个问题，如果一个机器具备了“类智能”运算能力，那么通过图灵试验的时间会延长，那么多长时间合适呢，这也是后继科研人员正在研究的问题 3.图灵测试的提出 　　1950年， 图灵 来到 曼彻斯特大学 任教，同时还担任该大学自动计算机项目的负责人。就在这一年的十月，他又 发表了另一篇题为《机器能思考吗？》的论文，成为划时代之作。也正是这篇文章，为图灵赢得了一顶桂冠——“人工智能之父”。 在这篇论文里，图灵第一次提出“机器思维”的概念。他逐条反驳了机器不能思维的论调，做出了肯定的回答。他还对智能问题从行为主义的角度给出了定义，由此提出一假想：即一个人在不接触对方的情况下，通过一种特殊的方式，和对方进行一系列的问答，如果在相当长时间内，他无法根据这些问题判断对方是人还是计算机，那么，就可以认为这个计算机具有同人相当的智力，即这台计算机是能思维的。 这就是 著名的“图灵测试”(Turing Testing)。 当时全世界只有几台电脑，其他几乎所有计算机根本无法通过这一测试。但图灵预言，在20世纪末，一定会有电脑通过“图灵测试”。 目前为止还没有电脑通过图灵测试。 美国科学家兼慈善家休·勒布纳20世纪90年代初设立人工智能年度比赛,把图灵的设想付诸实践.比赛分为金、银、铜三等奖. 4.示范性问题 　　图灵采用“问”与“答”模式，即观察者通过控制 打字机 向 两个测试对象 通话，其中一个是人，另一个是机器。要求观察者不断提出各种问题，从而辨别回答者是人还是机器。图灵还为这项测试亲自拟定了几个示范性问题： 　　问： 请给我写出有关“第四号桥”主题的十四行诗。 　　答：不要问我这道题，我从来不会写诗。 　　问：34957加70764等于多少？ 　　答：（停30秒后）105721 　　问：你会下 国际象棋 吗？ 　　答：是的。 　　问：我在我的K1处有棋子K；你仅在K6处有棋子K，在R1处有棋子R。现在轮到你走，你应该下那步棋？ 　　答：（停15秒钟后）棋子R走到R8处，将军！ 　　图灵指出：“如果机器在某些现实的条件下，能够非常好地 模仿 人回答问题，以至提问者在相当长时间里误认它不是机器，那么机器就可以被认为是能够思维的。” 　　 从表面上看要使机器回答按一定范围提出的问题似乎没有什么困难，可通过编制特殊的程序来实现 。然而，如果提问者并不遵循常规标准，编制回答的程序是极其困难的事情。例如，提问与回答呈现出下列状况： 　　问：你会 下国际象棋 吗？ 　　答：是的。 　　问：你会下国际象棋吗？ 　　答：是的。 　　问：请再次回答，你会下国际象棋吗？ 　　答：是的。 　　你多半会想到，面前的这位是一部笨机器。如果提问与回答呈现出另一种状态： 　　问： 你会下国际象棋吗？ 　　答：是的。 　　问：你会下国际象棋吗？ 　　答：是的，我不是已经说过了吗？ 　　问：请再次回答，你会下国际象棋吗？ 　　答：你烦不烦，干嘛老提同样的问题。 　　那么，你面前的这位，大概是人而不是机器。上述 两种对话的区别在于 ，第一种可明显地感到回答者是从 知识库 里提取简单的答案，第二种则具有分析综合的能力， 回答者知道观察者在反复提出同样的问题 。“图灵测试”没有规定问题的范围和提问的标准，如果想要制造出能通过试验的机器，以我们现在的技术水平，必须在电脑中 储存人类所有可以想到的问题，储存对这些问题的所有合乎常理的回答，并且还需要理智地作出选择 。 5.图灵简介 　　 英国 数学家、 逻辑学 家，他被视为 计算机之父 。 1931年图灵进入 剑桥大学 国王学院 ，毕业后到 美国普林斯顿大学 攻读博士学位，二战爆发后回到剑桥，后曾协助军方破解 德国 的著名 密码系统Enigma ，帮助盟军取得了二战的胜利。 　　1936年，图灵向 伦敦 权威的 数学杂志 投了 一篇论文，题为“论数字计算在决断难题中的应用”。在这篇开创性的论文中，图灵 给“可计算性”下了一个严格的数学定义 ，并 提出著名的 “ 图灵机 ”( Turing Machine )的 设想 。“图灵机”不是一种具体的机器而是一种思想模型，可制造一种十分简单但运算能力极强的计算装置 ， 用来计算所有能想象得到的可计算函数 。“图灵机”与“冯·诺伊曼机”齐名被永远载入计算机的发展史中。 　　1950年10月，图灵 又发表了 另一篇题为“机器能思考吗”的论文，成为 划时代之作 。也正是这篇文章，为图灵 赢得了“人工智能之父” 的桂冠。 6.图灵测试背景 　　英国数学家阿伦.图灵1950年提出了一个测试标准，来判断电脑能否被认为是“能思考”。这个测试被称为 图灵测试 ，现在已被多数人承认。 　　所谓 图灵测试 是一种测试机器是不是具备人类智能的方法。被测试的有一个人，另一个是声称自己有人类智力的机器。测试时，测试人与被测试人是分开的，测试人只有通过一些装置（如键盘）向被测试人问一些问题，这些问题随便是什么问题都可以。问过一些问题后，如果测试人能够正确地分出谁是人谁是机器，那机器就没有通过图灵测试，如果测试人没有分出谁是机器谁是人，那这个机器就是有人类智能的。 目前还没有一台机器能够通过图灵测试，也就是说，计算机的智力与人类相比还差得远呢。 　　要分辨一个想法是“自创”的思想还是精心设计的“模仿”是非常难的，任何自创思想的证据都可以被否决。 图灵试图 解决长久以来关于 如何定义思考 的 哲学 争论，他提出一个虽然主观但 可操作的标准 ：如果一台电脑表现（act）、反应（react）和互相作用（interact）都和有意识的个体一样，那么它就应该被认为是有意识的。消除人类心中的偏见，图灵设计了一种“模仿游戏”即现在说的图灵测试：远处的人类测试者在一段规定的时间内，根据两个实体对他提出的各种问题的反应来判断是人类还是电脑。 通过一系列这样的测试，从电脑被误判断为人的几率 就可以测出 电脑智能的 成功程度 。 　　图灵预言，到2000年将会出现足够好的电脑，能够在不超过7成人的长达5分钟的提问中全部回答正确。成功通过图灵测试的电脑还没有， 但已有电脑在测试中“骗”过了测试者 。 最终将会出现能够骗过大多数人的电脑吗？ 这让我想起前几年 IBM 公司研制的计算机“深蓝”与国际象棋世界冠军 卡斯帕罗夫 进行的那场人机大战， 最终以“深蓝”战胜卡斯帕罗夫而宣告结束，让我们不得不佩服图灵的天才预言 。 　　现代计算机之父冯·诺依曼生前曾多次谦虚地说：如果不考虑巴贝奇等人早先提出的有关思想，现代计算机的概念当属于阿兰·图灵。冯·诺依曼能把“计算机之父”的桂冠 戴在 比自己小10岁的图灵头上，足见图灵对 计算机科学 影响之巨大。 7.图灵测试的反对 　　通过了图灵检验的电脑就具备思维能力了么？ 二、心智哲学专家塞尔的“中文屋子” 　　西尔勒（即： 塞尔 ，John Searle ）的 中文屋子 　　 1980年，哲学家塞尔 提出了名为“中文屋子”的假想实验 ，模拟图灵测试，用以反驳强人工智能观点。 　　塞尔使用了“中文屋子”的概念来论证它不具备。首先摹想，问题是用中文而不是用英文来讲，这显然是非本质的改变。把这一特殊演习的电脑程序的所有运算用英文作为一组指令提供给用中文符号进行操作的计算员； 完全不懂中文的塞尔想象自己被锁在一个屋子里操纵这一切 。代表这一问题的一连串符号通过一条很小的缝隙被送进这屋子，不允许任何其它来自外头的消息漏进去。最后当所有的操作完成后，程序的结果又通过这条缝隙传递到外面来。 由于所有这些操作都是简单地执行程序的算法，这个最终程序的结果简单地为中文的“是”或者“非”，给出了关于 以中文提的问题 的正确答案。但是，塞尔清楚地表明他根本不识中文，这样他对该问题讲的是什么没有任何哪怕是最浅的概念 。 尽管如此，只要正确地执行了那些构成算法的一系列运算——已给他用英文写的这一算法的指令，他就能和一位真正理解这一问题的中国人做得一样好。由此可见，仅仅成功执行算法本身并不意味着对发生的有丝毫理解，锁在“中文屋子”里的塞尔不理解任一问题的任意一个词。 　　因此，仅仅执行程序的电脑本身 并不具有智慧 ，虽然人们的共识是用通过图灵检验来定义智慧，尽管要制造出满意地通过这种检验的机器还是比较遥远的事，但是 即使它真的通过了，我们还是不能断定其真有理解能力， 塞尔中文屋子的理想实验 表明 用图灵检验来定义智慧 还是远远不够充分的。 　　但是，这一行为的观点是否实际上为判断一个对象中存在精神的品质提供一族合理的判据？人们对图灵检验的合适性的态度似乎部分地依赖于对科学技术如何发展的期望，所以 检验者应该从电脑回答的性质对在这些回答背后的意识存在真正地感到信服，尽管它可能是非常异样的一种意识 。这也就是迄今制造的所有 电脑系统 所明显缺乏的某种东西。 　　皇帝的新脑 　　一台电脑是否可以比算盘更优越的方式“理解”它的所作所为呢？ from： http://baike.baidu.com/view/94296.htm
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回顾图灵奖（Turing Award）获得者们的贡献，可以发现：....
geneculture 2012-7-7 03:45
回顾图灵奖（Turing Award）获得者们的贡献，可以发现：....
图1 邹晓辉归纳的“六代编程语言”基本特征 图2邹晓辉进一步简化的“形式化双重路径” 最近在总结自己发现并强调的“（自然语言）形式化双重途径”的探索、研究和思考的过程中，不由自主地 想到 回顾图灵奖（Turing Award）获得者们在理论计算机、人工智能、编程语言几个方面的贡献，结果发现自己的猜测或估计真的没错，大部分图灵奖（Turing Award）获得者们的贡献真就是与 编程语言 及其开发平台、操作系统和数据库等软件及其 理论思考 联系在一起的。 附录： 回顾图灵奖（Turing Award）获得者们的贡献，可以发现：...... Year Recipients Citation 1966 Alan J. Perlis For his influence in the area of advanced programming techniques and compiler construction 1967 Maurice V. Wilkes Professor Wilkes is best known as the builder and designer of the EDSAC , the first computer with an internally stored program . Built in 1949, the EDSAC used a mercury delay line memory . He is also known as the author, with Wheeler and Gill, of a volume on " Preparation of Programs for Electronic Digital Computers " in 1951, in which program libraries were effectively introduced 1968 Richard Hamming For his work on numerical methods , automatic coding systems , and error-detecting and error-correcting codes 1969 Marvin Minsky artificial intelligence 1970 James H. Wilkinson For his research in numerical analysis to facilitate the use of the high-speed digital computer , having received special recognition for his work in computations in linear algebra and "backward" error analysis 1971 John McCarthy McCarthy's lecture "The Present State of Research on Artificial Intelligence " is a topic that covers the area in which he has achieved considerable recognition for his work 1972 Edsger W. Dijkstra Edsger Dijkstra was a principal contributor in the late 1950s to the development of the ALGOL , a high level programming language which has become a model of clarity and mathematical rigor. He is one of the principal proponents of the science and art of programming languages in general, and has greatly contributed to our understanding of their structure, representation, and implementation. His fifteen years of publications extend from theoretical articles on graph theory to basic manuals, expository texts, and philosophical contemplations in the field of programming languages 1973 Charles W. Bachman For his outstanding contributions to database technology 1974 Donald E. Knuth For his major contributions to the analysis of algorithms and the design of programming languages , and in particular for his contributions to " The Art of Computer Programming " through his well-known books in a continuous series by this title 1975 Allen Newell and Herbert A. Simon In joint scientific efforts extending over twenty years, initially in collaboration with J. C. Shaw at the RAND Corporation , and subsequentially with numerous faculty and student colleagues at Carnegie Mellon University , they have made basic contributions to artificial intelligence, the psychology of human cognition, and list processing 1976 Michael O. Rabin and Dana S. Scott For their joint paper "Finite Automata and Their Decision Problem," which introduced the idea of nondeterministic machines , which has proved to be an enormously valuable concept. Their (Scott Rabin) classic paper has been a continuous source of inspiration for subsequent work in this field 1977 John Backus For profound, influential, and lasting contributions to the design of practical high-level programming systems , notably through his work on FORTRAN , and for seminal publication of formal procedures for the specification of programming languages 1978 Robert W. Floyd For having a clear influence on methodologies for the creation of efficient and reliable software , and for helping to found the following important subfields of computer science : the theory of parsing , the semantics of programming languages , automatic program verification , automatic program synthesis , and analysis of algorithms 1979 Kenneth E. Iverson For his pioneering effort in programming languages and mathematical notation resulting in what the computing field now knows as APL , for his contributions to the implementation of interactive systems , to educational uses of APL, and to programming language theory and practice 1980 C. Antony R. Hoare For his fundamental contributions to the definition and design of programming languages 1981 Edgar F. Codd For his fundamental and continuing contributions to the theory and practice of database management systems , esp. relational databases 1982 Stephen A. Cook For his advancement of our understanding of the complexity of computation in a significant and profound way 1983 Ken Thompson and Dennis M. Ritchie For their development of generic operating systems theory and specifically for the implementation of the UNIX operating system 1984 Niklaus Wirth For developing a sequence of innovative computer languages , EULER , ALGOL-W , MODULA and PASCAL 1985 Richard M. Karp For his continuing contributions to the theory of algorithms including the development of efficient algorithms for network flow and other combinatorial optimization problems, the identification of polynomial-time computability with the intuitive notion of algorithmic efficiency, and, most notably, contributions to the theory of NP-completeness 1986 John Hopcroft and Robert Tarjan For fundamental achievements in the design and analysis of algorithms and data structures 1987 John Cocke For significant contributions in the design and theory of compilers, the architecture of large systems and the development of reduced instruction set computers (RISC) 1988 Ivan Sutherland For his pioneering and visionary contributions to computer graphics , starting with Sketchpad , and continuing after 1989 William (Velvel) Kahan For his fundamental contributions to numerical analysis . One of the foremost experts on floating-point computations. Kahan has dedicated himself to "making the world safe for numerical computations." 1990 Fernando J. Corbató For his pioneering work organizing the concepts and leading the development of the general-purpose, large-scale, time-sharing and resource-sharing computer systems, CTSS and Multics . 1991 Robin Milner For three distinct and complete achievements: 1) LCF , the mechanization of Scott's Logic of Computable Functions, probably the first theoretically based yet practical tool for machine assisted proof construction ; 2) ML , the first language to include polymorphic type inference together with a type-safe exception-handling mechanism; 3) CCS , a general theory of concurrency . In addition, he formulated and strongly advanced full abstraction , the study of the relationship between operational and denotational semantics . 1992 Butler W. Lampson For contributions to the development of distributed, personal computing environments and the technology for their implementation: workstations , networks , operating systems , programming systems , displays , security and document publishing . 1993 Juris Hartmanis and Richard E. Stearns In recognition of their seminal paper which established the foundations for the field of computational complexity theory . 1994 Edward Feigenbaum and Raj Reddy For pioneering the design and construction of large scale artificial intelligence systems , demonstrating the practical importance and potential commercial impact of artificial intelligence technology. 1995 Manuel Blum In recognition of his contributions to the foundations of computational complexity theory and its application to cryptography and program checking . 1996 Amir Pnueli For seminal work introducing temporal logic into computing science and for outstanding contributions to program and systems verification . 1997 Douglas Engelbart For an inspiring vision of the future of interactive computing and the invention of key technologies to help realize this vision . 1998 Jim Gray For seminal contributions to database and transaction processing research and technical leadership in system implementation. 1999 Frederick P. Brooks, Jr. For landmark contributions to computer architecture , operating systems , and software engineering . 2000 Andrew Chi-Chih Yao In recognition of his fundamental contributions to the theory of computation , including the complexity-based theory of pseudorandom number generation , cryptography , and communication complexity . 2001 Ole-Johan Dahl and Kristen Nygaard For ideas fundamental to the emergence of object-oriented programming , through their design of the programming languages Simula I and Simula 67 . 2002 Ronald L. Rivest , Adi Shamir and Leonard M. Adleman For their ingenious contribution for making public-key cryptography useful in practice. 2003 Alan Kay For pioneering many of the ideas at the root of contemporary object-oriented programming languages , leading the team that developed Smalltalk , and for fundamental contributions to personal computing. 2004 Vinton G. Cerf and Robert E. Kahn For pioneering work on internetworking , including the design and implementation of the Internet 's basic communications protocols, TCP/IP , and for inspired leadership in networking. 2005 Peter Naur For fundamental contributions to programming language design and the definition of ALGOL 60 , to compiler design, and to the art and practice of computer programming . 2006 Frances E. Allen For pioneering contributions to the theory and practice of optimizing compiler techniques that laid the foundation for modern optimizing compilers and automatic parallel execution. 2007 Edmund M. Clarke , E. Allen Emerson and Joseph Sifakis For in developing model checking into a highly effective verification technology, widely adopted in the hardware and software industries. 2008 Barbara Liskov For contributions to practical and theoretical foundations of programming language and system design , especially related to data abstraction, fault tolerance, and distributed computing. 2009 Charles P. Thacker For his pioneering design and realization of the Xerox Alto , the first modern personal computer, and in addition for his contributions to the Ethernet and the Tablet PC. 2010 Leslie G. Valiant For transformative contributions to the theory of computation , including the theory of probably approximately correct ( PAC ) learning, the complexity of enumeration and of algebraic computation, and the theory of parallel and distributed computing. 2011 Judea Pearl For fundamental contributions to artificial intelligence through the development of a calculus for probabilistic and causal reasoning . The ACM A.M. Turing Award is an annual prize given by the Association for Computing Machinery (ACM) to " an individual selected for contributions of a technical nature made to the computing community ". It is stipulated that " The contributions should be of lasting and major technical importance to the computer field ". The Turing Award is recognized as the " highest distinction in Computer science " and " Nobel Prize of computing ". The award is named after Alan Turing , mathematician and reader in mathematics at the University of Manchester. Turing is "frequently credited for being the Father of theoretical computer science and artificial intelligence ". As of 2007, the award is accompanied by a prize of $250,000, with financial support provided by Intel and Google . The first recipient, in 1966 , was Alan Perlis , of Carnegie Mellon University . Frances E. Allen of IBM , in 2006, was the first female recipient in the award's forty year history. The 2008 award also went to a woman, Barbara Liskov . from ： http://en.wikipedia.org/wiki/Turing_Award
个人分类: 信息学基础研究|2953 次阅读|0 个评论
图灵测试，中文屋子，进一步到本人的协同智能观
geneculture 2012-6-25 09:39
本人的“协同智慧观”建立在“人脑智力观”和“电脑智能观”及其广义双语协同处理的基础之上。 注： 古希腊哲学，爱 智慧 。 近现代心理学，探讨人脑的 智力 。 当代计算机科学，尝试人工 智能 。 附 ： 塞尔对我说“中文屋子的意思就是说图灵测试是失败的” (2012-06-24 18:24:54) http://blog.sina.com.cn/s/blog_65197d9301010xkk.html 图灵测试及其强弱人工智能观的对立，进一步到本人的协同智能观 (2012-06-24 19:07:57) http://blog.sina.com.cn/s/blog_65197d9301010xlr.html
个人分类: 双语信息处理|1808 次阅读|0 个评论
艾伦·图灵 死亡之谜 -- 可能并非自杀
热度 2 JRoy 2012-6-23 22:22
2012年6月23日 是 Alan Turing ( 艾伦·图灵 ) 诞辰100周年. 让我们来看看这位传奇人物的一生，其诞辰100年后的今天 他的死 还在 牛津被探讨 ------------------------------------------------------------------------------------- 1, 简介： 艾伦·麦席森·图灵 ， OBE ， FRS （ 英语 ： Alan Mathison Turing ，又译 阿兰·图灵 ， Turing 也常翻譯成 涂林 或者 杜林 ， 1912年6月23日 －1954年6月7日），是 英国 数学家 、 邏輯學家 ， 他被视为 计算机科学 之父。 1931年 图灵进入 剑桥大学国王学院 ，毕业后到美国 普林斯顿大学 攻读 博士 学位， 二战 爆发后回到剑桥，后曾协助军方破解 德国 的著名密码系统 Enigma ，对盟军取得了二战的胜利有一定的帮助。 图灵对于 人工智能 的发展有诸多贡献 ，例如图灵曾写过一篇名为《机器会思考吗？》（ Can Machines Think ? ）的论文，其中提出了一种用于判定机器是否具有 智能 的 试验 方法，即 图灵测试 。至今，每年都有试验的比赛。此外，图灵提出的著名的 图灵机 模型为现代 计算机 的 逻辑 工作方式奠定了基础。 图灵是著名的 男同性恋 者之一 ，并因为其性倾向而遭到当时的英国政府迫害，职业生涯尽毁。他亦患有 花粉过敏症 。 图灵还是一位 世界级 的长跑运动员 。他的马拉松最好成绩是2小时46分3秒，比1948年 奥林匹克运动会 金牌成绩慢11分钟。1948年的一次跨国赛跑比赛中，他跑赢了同年奥运会银牌得主汤姆·理查兹（ Tom Richards ）。 2, 他的死今天还是迷 (from BBC news)： 图灵诞辰100年后的今天在牛津的一个会议上，图灵专家Jack Copeland 教授对其自杀死因产生怀疑。主要疑点有： 1， 对于离职，图灵是坦然面对的（他心态很好）。Turing's career was at an intellectual high, and that he had borne his treatment "with good humour". 2，图灵有睡觉前吃苹果的习惯，经常吃不完。并且，他死时发现的苹果警察并没有证明有氰化物（毒）。it was Turing's habit to take an apple at bedtime, and that it was quite usual for him not to finish it; the half-eaten remains found near his body cannot be seen as an indication of a deliberate act. Indeed, the police never tested the apple for the presence of cyanide. 3，图灵死之前周五留了便签银行假期回来后要做的事 He had left a note on his office desk, as was his practice, the previous Friday to remind himself of the tasks to be done on his return after the Bank Holiday weekend. 4 图灵一直积极面对对他同性恋倾向的治疗，与朋友邻居相处也好。 In statements to the coroner, friends had attested to his good humour in the days before his death. His neighbour described him throwing "such a jolly party" for her and her son four days before he died. 而关于他死于氰化钾，他做的一个电解有毒物实验正需要氰化钾。他经常做一些不正常的实验，都带有危险性而且他有品尝物品的习惯。 He had been electrolysing solutions of the poison, and electroplating spoons with gold, a process that requires potassium cyanide. Although famed for his cerebral powers, Turing had also always shown an experimental bent, and these activities were not unusual for him. And he was known for tasting chemicals to identify them. 而这可能是他的死因 -- 一次事故！ accident 3, 关于其传奇一生，以下来自维基百科： 孩童和年轻时代 图灵的父亲朱利斯·麦席森·图灵（ Julius Mathison Turing ）是一名英属印度的公务员。 1911年 ，图灵的母亲Ethel在 印度 的Chatrapur怀了孕。他们希望艾伦在 英国 出生，所以回到 伦敦 ，住在 帕丁顿 （ Paddington ）。结果就在那里生下了艾伦。父亲的公务员委任使他在艾伦小时候经常来往于英伦和印度。由于担心印度的气候不利于儿童成长，他把家庭留在英伦与朋友同住。图灵很小的时候就表现出他的天才，后来就更加显著。他说他在三个星期里自己学会阅读，而且，就对数字和智力游戏着迷。 六岁的时候，他的父母为他在一间叫圣迈克尔的（ St. Michael's ）日间学校註了册。女校长很快就注意到他的天才，随后Marlborough学院的许多教育家也注意到这点。 1926年 ，他十四岁的时候转到了在 多塞特郡 （ Dorset ）的Sherborne寄宿学校。开学的第一天，刚好遇上了大罢工。图灵决心要赶上第一天的课，于是他独自从 南安普顿 （ Southampton ）骑了六十英里的自行车去上学，途中还在一间旅社度过一宵。 图灵天生对科学的喜好并没有给他在Sherborne的老师留下好印象。他们对教育的定义是着重于人文学科而不是科学。虽然如此，图灵继续在他喜欢的学科表现出惊人的能力，还没有学过基础 微积分 的他，就已经能够解答以他年纪来说算是很高深的难题。 1928年 ，在图灵16岁的时候，開始閱讀 阿尔伯特·爱因斯坦 的著作。他不但能够理解，而且能够从一段并没有明示的文字里推导出爱因斯坦的运动定律。 大学和可计算性的工作 國王學院的電腦房現在以圖靈為名 1931年，图灵考入 剑桥大学国王学院 。1934年他以优异成绩毕业。 1935年 因为一篇有关 中心极限定理 的论文当选为国王学院院士。 图灵在他的重要论文《论 可计算数 及其在判定问题上的应用》（ 英语 ： On Computable Numbers, with an Application to the Entscheidungsproblem ）( 1936年 5月28日 提交）里，对 哥德尔 1931年 在证明和计算的限制的结果作了重新论述，他用现在叫做 图灵机 的简单形式裝置代替了哥德尔的以通用算术为基础的形式语言。由于速度很慢，尽管没有一台图灵机会有实际用途，图灵还是证明了这样的机器有能力解决任何可想像的数学难题，如果这些难题是用一种算法来表达。现今，图灵机还是 计算理论 研究的中心课题。他继续证明了 判定问题 （ Entscheidungsproblem ）是没有答案的。他的证明首先展示了图灵机的 停机问题 ( halting problem )是没有答案的，这是说不可能用一个算法来决定一台指定的图灵机是否会停机。尽管他的证明比 阿隆佐·邱奇 在 λ演算 方面相等的证明晚发表了几个月，图灵的著作是更易于理解和直观的。 他的通用（图灵）机的概念也是新穎的。这一通用机能够完成任何其他机器所能做的任务。这篇论文还介绍了可定义数的概念。 图灵在 普林斯顿大学 度过了 1937年 和 1938年 的大部分时间，在邱奇指导下学习。 1938年 ，他取得了 博士 学位。他的论文介绍了 超计算 （ hypercomputation ）的概念。这里，图灵机给加上了启示器，因而，可以用于研究不能用算法解答的问题。 1939年 图灵回到剑桥，聆听了 维特根斯坦 关于 数学基本原理 （ foundations of mathematics ）的讲座。他们激烈地争论，图灵为 形式主义 辩护，而维特根斯坦則认为把数学抬得太高而且不能发现任何绝对真理。 早期的计算机研究：图灵测试 在 布萊切利園 的图灵石像 主条目： 图灵测试 1945年 到 1948年 ，图灵在国家物理实验室，负责自动计算引擎（ ACE ）的工作 。 1949年 ，他成为 曼彻斯特大学 计算机实验室的副主任，负责最早的真正的计算机---曼彻斯特一号的软件工作。在这段时间，他继续作一些比较抽象的研究，如“计算机械和智能”。图灵在对人工智能的研究中，提出了一个叫做 图灵测试 （ Turing test ）的实验，尝试定出一个决定机器是否有感觉的标准。 1952年 ，图灵写了一个 国际象棋 程序。可是，当时没有一台计算机有足够的运算能力去执行这个程序，他就模仿计算机，每走一步要用半小时。他与一位同事下了一盘，结果程序输了。 後來 美国 新墨西哥州 洛斯阿拉莫斯國家實驗室 的研究群根據圖靈的理論，在 ENIAC 上設計出世界上第一個電腦程序的象棋。 图案形成和数理生物学的研究 从 1952年 直到去世，图灵一直在数理生物学方面做研究。他在 1952年 发表了一篇论文《形態發生的化学基础》( 英语 ： The Chemical Basis of Morphogenesis )。他主要的兴趣是斐波那契葉序列，存在于植物结构的 斐波那契數 。他应用了反应-扩散公式，现在已经成为图案形成范畴的核心。他后期的论文都没有发表，一直等到 1992年 《艾伦·图灵选集》出版，这些文章才见天日。 迫害和逝世 图灵在 Cheshire East 威姆斯洛 的家，挂有 藍色牌匾 。 因为图灵的 同性恋 倾向而遭到的迫害使得他的职业生涯尽毁。 1952年 ，他的同性伴侣协同一名同谋一起闯进图灵的房子实施盗窃，图灵为此而报警。但是 英国警方 的调查结果使得他被控以“明显的猥亵和性颠倒行为”罪（请参看 鸡奸法 ）。他没有申辩，并被定罪。在著名的公审后，他被给予了两个选择：坐牢或 荷尔蒙 “疗法”（即 化学阉割 ）。他最后选择了荷尔蒙注射， 并持续一年。在这段时间里，药物产生了包括乳房不断發育的副作用，也使原本热爱体育运动的图灵在身心上受到极大伤害。 1954年 ，图灵因食用浸过 氰化物 溶液的苹果死亡。很多人相信他的死是有意的，并判决他的死是自杀。但是他的母亲极力争辩他的死是意外，因为他不小心在实验室里堆放了很多化学物品（既然是他母亲亲自承认的，那应该属于一个不该的意外）。 苹果公司 的商标有时会被误认为是源于图灵自杀时咬下的半个苹果 ，但该图案的设计师 和苹果公司都否认了这一说法 。 平反 在 2009年 9月10日 ，一份超过3万人的請愿签名，使 英国首相 戈登·布朗 在《 每日電訊報 》撰文，因為 英國政府 當年以同性戀相關罪名起訴圖靈並定罪，導致他自殺身亡，正式向艾伦·图灵公開道歉。 至2012年，有21000多人签名请愿，要求英国政府追赠图灵死后赦免状，但被当局拒绝。 英國上議院 的McNally勋爵解释说，死後赦免状是不合适的，因为图灵是根据当时的法律被定罪。
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阿兰 . 图灵100周年诞辰随笔
热度 1 profjin 2012-6-23 17:56
阿兰 . 图灵100周年诞辰随笔
早上起来用 google ，方知今天是阿兰 . 图灵 (Alan Turing) 的 100 周年诞辰，也刚巧是中国的端午节。 学计算机的人一定知道“图灵机”，而学人工智能的同仁对“图灵测试”也耳熟能详。但图灵短暂而传奇又充满悲剧色彩的人生，很多人也许并不知道。 图灵不但是计算机和人工智能学科之父，在数学及其它多个领域也有建树。二战期间，图灵供职于英国 Government Code and Cypher School (GCCS) 从事密码分析，并设计了破解密码的自动机（ Turing-Welchman Bombe ）。二战结束时，已有有两百多台密码破解机投入使用。 最让人惊奇的是，图灵还是生物数学，特别是形态生成（ morphogenesis ）数学建模研究的先驱。他 1952 发表的反应 - 扩散模型 (reaction-diffusion model) 还是我们近年进化发育系统和模式生成 (pattern formation) 建模研究的起点。看来交叉学科研究不是 21 世纪的专利，图灵也堪称是交叉学科研究的鼻祖了。 图灵的人生悲剧源于他的同性性倾向。由于同性恋在 50 年代在英国是一种犯罪，图灵1952年事发后在入狱服刑和药物治疗之间选择了荷尔蒙治疗。图灵于 1954 年死于氰化物中毒。 2009 年，当时的英国首相布朗代表英国政府专门为此事道歉。 图灵父母定居于吉尔福德，离我现在住的地方不远。 因为这个原因，萨里大学和图灵也算沾了点亲戚，在校园内还树了个图灵的雕像，让我们有幸和他老人家合了个影。
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