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圖靈的一生

假期看了一部電影《模仿遊戲》,講的是人工智能之父圖靈的故事。

說起圖靈,可能你知道他是計算機科學之父、人工智能之父。計算機領域最負盛名的獎項「圖靈獎」都用他的名字命名。

但你可能不知道,二戰期間,他和他的團隊扭轉了歐洲乃至整個世界的戰局,改變了人類命運的走向。

ONE. 情報之戰1939 年,倫敦被籠罩在一片陰霾之中,英國正面臨着與德國的全面戰争。
           

同年 9 月 1 日,德國入侵波蘭,第二次世界大戰,爆發。

影響一場戰争勝負的因素有很多,兵力、軍備、戰略都是非常重要的因素。相比這些,情報反而更加關鍵,能截獲敵軍情報勝過千軍萬馬。

為了防止機密被對手得知,戰時國家都會對自己的情報進行加密處理。

第二次世界大戰期間,德國為了加強自己情報的隐秘性,花費了大量精力,研發出了當時被認為最安全的加密系統 :恩尼格瑪密碼機(Enigma)

圖靈的一生

這就是恩格尼碼密碼機,小小的木匣子威力無窮。

鍵入一個字母,出來的可以是任意一個字母。即便有人截獲了加密情報,看到的也隻是一串串天文數字。隻有配備相應的破譯機,才能輕易的翻譯出來。

二戰期間,這個小木匣子被德軍廣泛使用。

大西洋運輸線上,一艘艘船載滿物資,為戰争前線的英國士兵運送補給。德軍借助恩尼格瑪密碼機下達加密指令,部署潛艇對補給船進行打擊。

殺人如麻的潛艇出沒于大西洋的運輸線上,以令人心驚膽戰的速度擊沉英軍的船隻。

英國首腦丘吉爾知道,如果不阻止德軍的潛艇戰術,英軍會出現補給短缺的局面。防止勝利的天平向德軍傾斜,截取破譯情報變得刻不容緩。

如果英軍能截獲并破譯潛艇戰術的部署情報,就可以确定其位置擊毀潛艇。

破譯情報之路上最大的 Boss 就是恩尼格瑪,整整 13 年,英國人都認為恩尼格瑪是不可破譯的。

面對這種局面,英國政府成立了一個秘密組織,坐落于曆史悠久的布萊切利園,這兒就是進行密碼破譯的大學營。

該組織秘密招募了大量數學天才、邏輯學家專門負責恩尼格碼的破譯工作,大名鼎鼎的人工智能之父艾倫·麥席森·圖靈(Alan Mathison Turing)就是這一群天才中的一員。

圖靈的一生

TWO.  艾倫·圖靈

牛逼的人,從小就牛逼。

23 歲,圖靈就被選為劍橋大學國王學院院士。24 歲,提出了圖靈機的構想。在随後的兩年裡,圖靈在美國普林斯頓大學做博士研究,涉及邏輯學、代數和數論等領域。

對一般人來說,這些成就可能是一輩子難以企及的高度。但是對于圖靈,這隻是一個開始。

1938 年 9 月,圖靈應招加入了破譯密碼的組織,專門負責恩尼格瑪的密碼分析。

破譯工作并不順利,恩尼格碼機可以産生的加密方案共 1.5 垓種,看到這你可能會懵逼,垓是什麼東西?

類似于萬、億一樣,垓也是一個計數機關。當我們聽到億級的數字,就感覺大到不行,而垓所表征的數字到底有多大呢?可以看下面:

個、十、百、千、萬、十萬、百萬、千萬、億、十億、百億、千億 、兆、十兆、百兆、千兆、京、十京、百京、千京、垓、十垓、百垓、千垓

可想而知,破譯工作的難度之大。

如果軍方進行暴力破解,破譯當天截獲情報需要 2000 萬年。更讓人絕望的是,德國人每一天都會用不同的加密方案,在一天内窮舉出所有的可能性幾乎為零。

圖靈意識到,暴力窮舉是一條死路。他想創造一台機器,一台比人算得更快的東西,用機器來對抗機器。

在《模仿遊戲》中,他創造了一台計算機雛形,命名為"克裡斯托弗"。相比于現在的筆記本電腦,這台機器有一堵牆那麼大。

圖靈的一生

通過他和團隊的努力,終于在 1941 年,這台機器運轉了起來。相比于人力計算,克裡斯托福的計算速度大大提升。

即便是計算速度得到了巨幅提升,破譯一份情報也得需要數年的時間。

戰争是殘酷且無情的,人命關天,這樣的效率肯定不行。

THREE. 出現轉機
           

圖靈分析了大量的德國電文,他發現許多電報有固定的格式。隻要找到情報中出現頻率最高的詞,優先破譯,就能排除大量無意義的排列組合,進而大大加快破譯速度。

圖靈和他的團隊開始仔細分析德國電文,他們發現每封電報中都會出現“天氣”和“希特勒萬歲”。

他們立即将這個猜想運用到剛剛截獲的情報中,沒過多久,克裡斯托福就計算出了結果,他們順利的拿到了真實情報。

德國人做夢也沒有想到會輸在一句希特勒萬歲上。

英國為了不讓德國人發現已經成功破譯恩尼格碼,不得不“裝不知道”,這也做出了很多犧牲。

破譯了恩尼格碼密碼機,就像打開了上帝視角。他們成功扭轉了歐洲戰局,沒過多久,德國戰敗了。

因為這,二戰至少提前 2 年結束,間接拯救了 1400 萬條生命。

FORE. 一個蘋果
           

真正的曆史中,這台機器并不是圖靈發明的,甚至不叫克裡斯托福,而是叫炸彈(bombe)。波蘭數學家發明,但波蘭人還沒有破譯成功,德國就把波蘭給滅了。

在後續整個破譯過程中,圖靈起到了關鍵作用,他基于波蘭人的研究成果,用自己的理論,更新了 bombe,才換來了第二次世界大戰的勝利。

二戰結束,圖靈回歸了平靜的生活。

敵軍情報的破譯工作屬于軍事機密,戰勝後并沒有公開表彰。在當時,圖靈的所作所為也鮮有人知曉。

1952 年的一天,圖靈的同性伴侶和一名同謀,闖進了圖靈的房間實施盜竊。圖靈報警,卻被警方以同志的罪名逮捕定罪。

在那個狹隘的時代,人們認為這是堕落的象征。圖靈為了免于牢獄之災,甘願接受激素治療,進行化學閹割。

藥物注射給圖靈生理和心理上帶來了雙重打擊,他無法忍受這份折磨。

17世紀,一個蘋果成就了牛頓。

20世紀,一個蘋果殺死了圖靈。

接受化學閹割的一年後,圖靈服食了一個帶有氰化物的蘋果在房間中自殺,終年 41 歲。

丘吉爾曾在回憶錄中這樣記載:“圖靈作為破譯了Enigma(恩尼格瑪)密碼機的英雄,他為盟軍最終成功取得第二次世界大戰的勝利做出了最大的貢獻。”

2013 年 12 月 24 日,英國女王伊麗莎白二世赦免了圖靈。

關于這件事,知乎上一個文章說的很好:" 然而,我并不覺得他需要誰的赦免,也沒有誰有資格赦免他。"

參考資料

[1] 《艾倫·圖靈傳》

[2] 《模仿遊戲》

[3] 天才簡史-圖靈:曠世奇才,圖靈的傳奇

[4] 人工智能之父阿蘭圖靈的一生

[5] sohu.com/a/316856982_646439

[6] zhihu.com/question/28397034

[7] hzhihu.com/question/29122052

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