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图灵发表的划时代论文

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图灵发表的划时代论文

图灵对自然科学的兴趣使他在1930年和1931年两次获得他的一位同学莫科姆的父母设立的自然科学奖,受到政府派来的督学的赞赏,对自然科学的兴趣为他后来的一些研究奠定了基础,他的数学能力使他在念中学时获得过国王爱德华六世数学金盾奖章。

1931年,图灵考入剑桥大学国王学院 ,由于成绩优异而获得数学奖学金。在剑桥,他的数学能力得到充分的发展。

1935年,他的第一篇数学论文“左右殆周期性的等价”发表于《伦敦数学会杂志》上。同一年,他还写出“论高斯误差函数”一文。这一论文使他由一名大学生直接当选为国王学院的研究员,并于次年荣获英国著名的史密斯 (Smith) 数学奖,成为国王学院声名显赫的毕业生之一。

1936年5月,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》。该文于1937年在《伦敦数学会文集》第42期上发表后,立即引起广泛的注意。在论文的附录里他描述了一种可以辅助数学研究的机器,后来被人称为“图灵机”,这个设想最有变革意义的地方在于,它第一次在纯数学的符号逻辑,和实体世界之间建立了联系,后来我们所熟知的电脑,以及还没有实现的“人工智能”,都基于这个设想。这是他人生第一篇重要论文,也是他的成名之作。

1937年,图灵发表的另一篇文章“可计算性与λ可定义性”则拓广了丘奇(Church)提出的“丘奇论点”,形成“丘奇-图灵论点”,对计算理论的严格化,对计算机科学的形成和发展都具有奠基性的意义。

1936年9月,图灵应邀到美国普林斯顿高级研究院学习,并与丘奇一同工作。

在美国期间,他对群论作了一些研究,并撰写了博士论文。1938年在普林斯顿获博士学位,其论文题目为“以序数为基础的逻辑系统”,1939年正式发表,在数理逻辑研究中产生了深远的影响。

1938年夏,图灵回到英国,仍在剑桥大学国王学院任研究员,继续研究数理逻辑和计算理论,同时开始了计算机的研制工作。

第二次世界大战打断了图灵的正常研究工作,1939年秋,他应召到英国外交部通信处从事军事工作,主要是破译敌方密码的工作。由于破译工作的需要,他参与了世界上最早的电子计算机的研制工作。他的工作取得了极好的成就,因而于1945年获政府的最高奖——大英帝国荣誉勋章 (O.B.E.勋章) 。

1945年,图灵结束了在外交部的工作,他试图恢复战前在理论计算机科学方面的研究,并结合战时的工作,具体研制出新的计算机来。这一想法得到当局的支持。同年,图灵被录用为泰丁顿 (Teddington) 国家物理研究所的研究人员,开始从事“自动计算机” (ACE) 的逻辑设计和具体研制工作。这一年,图灵写出一份长达50页的关于ACE的设计说明书。这一说明书在保密了27年之后,于1972年正式发表。在图灵的设计思想指导下,1950年制出了ACE样机,1958年制成大型ACE机。人们认为,通用计算机的概念就是图灵提出来的。

1945年到1948年,他在英国国家物理实验室工作,负责自动计算引擎的研究。

1948年,图灵接受了曼彻斯特大学的高级讲师职务,并被指定为曼彻斯特自动数字计算机(Madam)项目的负责人助理,具体领导该项目数学方面的工作,作为这一工作的总结。

1949年成为曼彻斯特大学计算机实验室的副主任,负责最早的真正意义上的计算机——“曼彻斯特一号”的软件理论开发,因此成为世界上第一位把计算机实际用于数学研究的科学家。

1950年,图灵编写并出版了《曼彻斯特电子计算机程序员手册》 (The programmers’handbook for the Manchester electronic computer) 。这期间,他继续进行数理逻辑方面的理论研究。并提出了著名的“图灵测试”。同年,他提出关于机器思维的问题,他的论文“计算机和智能 (Computingmachiery and intelligence) ,引起了广泛的注意和深远的影响。1950年10月,图灵发表论文《机器能思考吗》。这一划时代的作品,使图灵赢得了“人工智能之父”的桂冠。

1951年,由于在可计算数方面所取得的成就,成为英国皇家学会会员,时年39岁。

1952年,他辞去剑桥大学国王学院研究员的职务,专心在曼彻斯特大学工作.除了日常工作和研究工作之外,他还指导一些博士研究生,还担任了制造曼彻斯特自动数字计算机的一家公司——弗兰蒂公司的顾问。

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。后来美国新墨西哥州洛斯阿拉莫斯国家实验室的研究群根据图灵的理论,在MANIAC上设计出世界上第一个电脑程序的象棋。

阿兰·麦席森·图灵 阿兰·麦席森·图灵(Alan Mathison Turing,1912.6.1936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

著作很少,主要是科学方面主要成就图灵机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”,这是他对理论计算机的研究成果。剑桥大学国王学院的计算机房现在以图灵为名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”的设想。“图灵机”与“冯·诺伊曼机”齐名,被永远载入计算机的发展史中。。“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。基本思想是用机器来模拟人们用纸笔进行数学运算的过程。图灵机被公认为现代计算机的原型,这台机器可以读入一系列的零和一,这些数字代表了解决某一问题所需要的步骤,按这个步骤走下去,就可以解决某一特定的问题。这种观念在当时是具有革命性意义的,因为即使在50年代的时候,大部分的计算机还只能解决某一特定问题,不是通用的,而图灵机从理论上却是图灵机模型的理论通用机。在图灵看来,这台机器只用保留一些最简单的指令,一个复杂的工作只用把它分解为这几个最简单的操作就可以实现了,在当时他能够具有这样的思想确实是很了不起的。他相信有一个算法可以解决大部分问题,而困难的部分则是如何确定最简单的指令集,怎么样的指令集才是最少的,而且又能顶用,还有一个难点是如何将复杂问题分解为这些指令的问题。“图灵机”想象使用一条无限长度的纸带子,带子上划分成许多格子。如果格里画条线,就代表“1”;空白的格子,则代表“0”。想象这个“计算机”还具有读写功能:既可以从带子上读出信息,也可以往带子上写信息。计算机仅有的运算功能是:每把纸带子向前移动一格,就把“1”变成“0”,或者把“0”变成“1”。“0”和“1”代表着在解决某个特定数学问题中的运算步骤。“图灵机”能够识别运算过程中每一步,并且能够按部就班地执行一系列的运算,直到获得最终答案。图灵机”是一个虚拟的“计算机”,完全忽略硬件状态,考虑的焦点是逻辑结构。图灵在他那篇著名的文章里,还进一步设计出被人们称为“万能图灵机”的模型,它可以模拟其他任何一台解决某个特定数学问题的“图灵机”的工作状态。他甚至还想象在带子上存储数据和程序。“万能图灵机”实际上就是现代通用计算机的最原始的模型。美国的阿坦纳索夫在1939年果然研究制造了世界上的第一台电子计算机ABC,其中采用了二进位制,电路的开与合分别代表数字0与1,运用电子管和电路执行逻辑运算等。ABC是“图灵机”的第一个硬件实现,看得见,摸得着。而冯·诺依曼不仅在上个世纪40年代研制成功了功能更好、用途更为广泛的电子计算机,并且为计算机设计了编码程序,还实现了运用纸带存储与输入。图灵是第一个提出利用某种机器实现逻辑代码的执行,以模拟人类的各种计算和逻辑思维过程的科学家。而这一点,成为了后人设计实用计算机的思路来源,成为了当今各种计算机设备的理论基石。今天世界计算机科学领域的最高荣誉就被称为“图灵奖”,相当于计算机科学界的诺贝尔奖;人工智能1950年,图灵被录用为泰丁顿(Teddington)国家物理研究所的研究人员,开始从事“自动计算机”(ACE)的逻辑设计和具体研制工作。他提出关于机器思维的问题,他的论文“计算机和智能(Computing machinery and intelligence),引起了广泛的注意和深远的影响。1952年的论文今天被视为生物数学的奠基之作,这至多可以算的上他短暂科学生涯中第三大的贡献之一。图灵的三大贡献是:对理论计算机的研究、破译二战德军U-潜艇密码和对人工智能的研究。图灵在数学,逻辑学,神经网络和人工智能等领域也作出了很多贡献。在新旧世纪交替的2000年,美国《时代》杂志评选的二十世纪对人类发展最有影响的一百名人物中,图灵、沃森和克里克都在仅有二十名的“科学家,思想家”栏中榜上有名。破译德军密码图灵领导了英国政府破译二战德军U-潜艇密码的工作,为扭转二战盟军阿兰·麦席森·图灵雕像的大西洋战场战局立下汗马功劳。二战爆发后不久,英国对德国宣战,图灵随即入伍,在英国战时情报中心“政府编码与密码学院”服役。当时,德国人研制出了“谜”式密码机,能将平常的语言文字(明文)自动转换为代码(密文),再通过无线电或电话线路传送出去。即使被截获,对方也难破译。图灵带领200多位密码专家,研制出效率更高、功能更强大的密码破译机,将英国战时情报中心每月破译的情报数量从39000条提升到84000条。这些情报发挥了重要作用。历史学家认为,图灵让二战提早了2年结束,至少拯救了2000万人的生命。图灵因此在1946年获得“不列颠帝国勋章”。图灵试验1950年10月,图灵又发表了另一篇题为“机器能思考吗”的论文,其中提出了一图灵试验种用于判定机器是否具有智能的试验方法,即图灵试验。每年都有试验的比赛。1950写文章提出了著名的“图灵测试”,测试是让人类考官通过键盘向一个人和一个机器发问,这个考官不知道他问的是人还是机器。如果在经过一定时间的提问以后,这位人类考官不能确定谁是人谁是机器,那这个机器就有智力了。图灵在对人工智能的研究中,提出了一个叫做图灵试验的实验,尝试定出一个决定机器是否有感觉的标准。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。其实,要求电脑这样接近地模仿人类,以使得不能和一个人区分开实在是太过分了。一些专家认为,我们不该以电脑能否思维为目标,而是以能多大程度地模仿人类思维为目标;然后,让设计者再朝着这个目标努力。

图灵测试是测试人在与被测试者(一个人和一台机器)隔开的情况下,通过一些装置(如键盘)向被测试者随意提问。问过一些问题后,如果被测试者超过30%的答复不能使测试人确认出哪个是人、哪个是机器的回答,那么这台机器就通过了测试,并被认为具有人类智能。图灵测试 2014 的举办方英国雷丁大学发布新闻稿,宣称俄罗斯人弗拉基米尔·维西罗夫(Vladimir Veselov)创立的人工智能软件尤金·古斯特曼(Eugene Goostman)通过了图灵测试。如果这一结论获得确认,那么这将是人工智能乃至于计算机史上的一个里程碑事件。

阿兰·图灵英国数学家、逻辑学家,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,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。

发表了划时代的论文

1905年爱因斯坦发表了5篇文章,包含了三个重要的物理学方向。PAPER 1:一种测定分子尺寸的新方法A New Determination of Molecular DimensionsPAPER 2:热的分子运动论所要求的静液体中悬浮粒子的运动On the Motion of Small Particles Suspended in Liquids at Rest Required by the Molecular-Kinetic Theory of HeatPAPER 3:论动体的电动力学On the Electrodynamics of Moving BodiesPAPER 4:物体的惯性和它所含的能量有关吗?Does the Inertia of a Body Depend on Its Energy Content?PAPER 5:关于光的产生和转化的一个试探性观点On a Heuristic Point of View Concerning the Production and Transformation of Light

在100年前的1905年,26岁的爱因斯坦写出了5篇改变世界的物理论文,他的《分子体积的新测定》证明了分子的存在,《热的分子运动论所要求的静止液体中悬浮小粒子的运动》论证了微粒的运动规则,《论动体的电动力学》创立了狭义相对论,《物体的惯性同它所含的能量有关吗?》推导出了“E=mc2”公式,《关于光的产生和转化的一个试探性观点》发现了光电效应规律。2005年既是爱因斯坦发表5篇论文100周年,也是他逝世50周年。1月19日,德国总理施罗德在柏林宣布,2005年为德国的“爱因斯坦年”。纪念相对论诞生100周年,纪念爱因斯坦逝世50周年。

爱因斯坦在1905年发表了6篇划时代的论文,分别为:1.《关于光的产生和转化的一个试探性观点》2.《分子大小的新测定方法》3.《热的分子运动论所要求的静液体中悬浮粒子的运动》4.《论动体的电动力学》5.《物体的惯性同它所含的能量有关吗?》6.《布朗运动的一些检视》

图灵什么时候发表的论文

1937年图灵在发表的论文(B)中首次提出图灵机的概念

A.《左右周期性的等价》

B.《论可计算数及其在判定问题中的应用》

C.《可计算性与λ可定义性》

D.《论高斯误差函数》

艾伦·麦席森·图灵(英语: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。

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,第二次世界大战爆发后回到剑桥,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。

1952年,英国政府对图灵的同性恋取向定罪,随后图灵接受化学阉割(雌激素注射)。1954年6月7日,图灵吃下含有氰化物的苹果中毒身亡,享年42岁。

2013年12月24日,在英国司法大臣克里斯·格雷灵的要求下,英国女王伊丽莎白二世向图灵颁发了皇家赦免。

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,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。

这几年由于区块链的大热,以太坊独特的solidity语言实现智能合约功能, 图灵完备 这个词走进大家的视线。

没有计算机专业知识的同学其实很难理解这个词的意思,其实计算机专业的同学都没有深入理解图灵机,图灵完备,图灵测试等概念包含的内涵。为了方便理解区块链技术,理解智能合约,笔者准备分几篇文章来带大家从浅入深,一步一步带你深入理解图灵机,相信通过这几篇文章能就能够理解什么是图灵完备。

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, 被称为计算机科学理论之父,人工智能之父。

1931年,图灵考入剑桥大学国王学院,由于成绩优异而获得数学奖学金。

1936年5月,年仅24岁的图灵发表一篇题为《论数字计算在决断难题中的应用》的论文,论文中提出一种计算装置,后被称为 “图灵机” ,图灵机不是具体的计算机,而是一种计算概念、计算理论。

1938年在普林斯顿获博士学位,其论文题目为“以序数为基础的逻辑系统”,在数理逻辑研究中产生了深远的影响;同年图灵回到英国,在剑桥大学国王学院任研究员。

第二次世界大战期间,1939年图灵到英国外交部通信处从事军事工作,主要是破译敌方密码的工作。由于破译工作的需要,他参与了世界上最早的电子计算机的研制工作。他的工作取得了极好的成就,破译了德国人Enigma密码,于1945年获政府的最高奖——大英帝国荣誉勋章。

1945年,图灵结束了在外交部的工作,他试图恢复战前在理论计算机科学方面的研究,具体研制出新的计算机来。

1950年他发表论文《计算机器与智能》( Computing Machinery and Intelligence),为后来的人工智能科学提供了开创性的构思。提出著名的 图灵测试 。

1950年,1950年10月,图灵发表论文《机器能思考吗》。这一划时代的作品,使图灵赢得了“人工智能之父”的桂冠。此时,人工智能也进入了实践研制阶段。随着这几年AI技术的不断成熟,人们越来越认识到图灵思想的深刻性:它们至今仍然是人工智能的主要思想之一。

1954年6月7日,年仅41岁的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。这就是现在大名鼎鼎的苹果电脑公司logo的来源。

从图灵的生平中,我们知道,他出生在20世纪初,1912年。 在世界国家格局上,这个时候刚刚爆发第一次世界大战(1913~1921),紧接着1939年至1945年第二次世界大战,大家知道,这两次世界大战倒逼了很多科技的发展,二战期间恰好是图灵青年时代。

在科技文明发展上,由于逻辑的数学化,促使了数理逻辑学科的诞生和发展。但同时这个时期数学上发生了第三次数学危机,具体介绍在下方。图灵在剑桥读大学期间,修读了“数学基础”课程,授课人是纽曼,纽曼整个课程包含对哥德尔不完备性定理的证明和尚未解决的判定性问题。

这些科技事件的背后,其实是人们在认知上,对 可计算性理论 的研究,图灵正是这个问题终结者。

随便提一下,爱因斯坦1905年提出狭义相对论,1927年年仅15岁的图灵为了帮助母亲理解相对论,还写过论文的摘要。

在20世纪以前,人们普遍认为,所有的问题类都是有算法的,人们的计算研究就是找出算法来。1900年,当时著名的大数学家希尔伯特在世纪之交的数学家大会上给国际数学界提出了著名的23个数学问题。 其中第十问题是这样的:

“丢番图方程”指:有一个或者几个变量的整系数方程,它们的求解仅仅在整数范围内进行。 上面这个问题简单点解释是:随便给一个不确定的方程,是否通过有限的步骤运算,判断这个方程是否存在整数解。

这个问题在1970年,苏联一个数学家证明了其实很多数学问题,是没有答案,甚至没有答案的问题比有答案的问题还要多。

这里就提出来了有限的、机械的证明步骤的问题,其实就是算法。但在当时,人们还不知道“算法”是什么。实际上,当时数学领域中已经有很多问题都是跟“算法”密切相关的,因而,科学的 “算法” 定义呼之欲出。之后到了30年代的时候,终于有两个人分别提出了精确定义算法的方法,一个人是图灵,一个人是丘奇。而其中图灵提出来的图灵机模型直观形象。

图灵思考这个问题的方式和常人不一样,在写前面提到的论文《论可计算数及其在判定性问题上的应用》的时候,图灵在思考三个问题

图灵这样的天才考虑问题的认知是高屋建瓴的。 图灵首先考虑的是是否所有数学问题都用解,如果这个问题不解决,辛辛苦苦解题,最后发现无解,一切的努力都是浪费时间和精力。

对于存在答案的数学问题,只有部分是可以在有限步骤内完成,这样把计算机的边界确定下来了。

确定了边界之后,就要设计一种通用、有效、等价的机器,保证可以按照这个方法做事,最后得到答案。而图灵机就是图灵设计出来的这样的一个机器,严格来讲是一种数学模型、计算理论模型。

从图灵机提出到现在已经过去了80多年,今天所有的计算机,包括量子计算机都没有超出图灵机的理论范畴。

第三次数学危机产生于十九世纪末和二十世纪初,当时正是数学空前兴旺发达的时期。首先是逻辑的数学化,促使了数理逻辑这门学科诞生。

早在19世纪末的时候,康托尔为集合论做了奠基性的研究。人们发现,运用集合这个概念可以概括所有的数学,也就是说集合是一切数学的基础。然而就当这座大厦即将完工的时候,一件可怕的事情发生了,罗素提出来的罗素悖论粉碎了数学家的梦想。

关于罗素悖论的一个通俗化版本是:

为什么要第三次数学危机呢? 因为有个很重要的概念: 停机问题 ,停机问题是逻辑数学中可计算性理论中很重要的问题,也是第三次数学危机的解决方案。 停机问题 通俗地说,停机问题就是判断任意一个程序是否能在有限的时间之内结束运行的问题。该问题等价于如下的判定问题:是否存在一个程序P,对于任意输入的程序w,能够判断w会在有限时间内结束或者死循环。

有人猜测图灵机模型是图灵在思考 停机问题 而顺带设计出来的,是很有道理的。

图灵在剑桥大学国王学院期间,研究过一本叫做《量子力学的数学基础》的新书,这本书由年轻的匈牙利数学家约翰·冯·诺依曼所著。图灵意识到计算可以用确定性的机械运动来进行表示。其实我们现在的电子计算机虽然不是我们传统意义上的机械,但是CPU内部的电子运动等价于机械运动。

同时图灵也意识到人的思想、意识来自于量子力学中的测不准原理,这不光是微观世界,同时也是这个宇宙本身的规律。所以图灵意识到计算是确定性的,可判定的,而意识是不定的,不可计算的。

在AI人工智能有巨大发展的今天,很多人担心计算机是否会和人一样有意识,其实图灵在80多年前已经考虑过这个问题了。

前面提到,图灵在1950年写过一篇论文《计算机器与智能》,在这篇论文中,图灵测试一词被提出来:

这个测试有多难?目前我们所有的人工智能都没有完成这个测试。最近2018年3月份的谷歌I/O大会上演示的AI产品,据说“部分通过图灵测试”。这个部分到底有多少也未可知。

从人类科技发展的历史上来看,19世纪末到20世纪中期,是第二次工业革命和第三工业革命过渡的时期。第二次工业革命主要电和磁、内燃机的发明和使用,发展到这个时候科学家对世界的认知越来越多,越来越清晰,物理学和数学等自然科学发展迅速。这个时候的数学家发现很多现象可以用数学模型来表示,从物体的运动到星球的运动、从热能到动能的转换、从电到磁的转换等等。那问题来了是否所有的现象都可以用数学模型来表达呢?真是这个问题,让人们对数学很多根本性问题进行思考和研究。

中国有句古话说:乱世出英雄。在图灵的时代,在科学历史上出了很多的科学英雄,包括爱因斯坦、冯诺依曼、图灵、哥德尔等等,一方面是时代背景使然,一方面真是他们的天赋和努力让以信息化为代表的第三次工业革命的进程大大加快了。

从这些巨匠的思考问题,解决问题的方法和认知来看是超出常人的。从对 可计算性理论 的思考,给了我们很大的启示:

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图灵对计算机的主要贡献:

1、提出“图灵测试”概念

图灵测试一词来源于计算机科学和密码学的先驱艾伦·麦席森·图灵写于1950年的一篇论文《计算机器与智能》,其中30%是图灵对2000年时的机器思考能力的一个预测,目前我们已远远落后于这个预测。

2、图灵机

图灵机是由图灵在1936年提出的,它是一种精确的通用计算机模型,能模拟实际计算机的所有计算行为。所谓的图灵机就是指一个抽象的机器,它有一条无限长的纸带,纸带分成了一个一个的小方格,每个方格有不同的颜色。有一个机器头在纸带上移来移去。

3、人工智能

1949年,图灵成为曼切斯特大学(University of Manchester )计算实验室的副院长,致力研发运行Manchester Mark 1型号储存程序式计算机所需的软件。

4、树立生物学

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《形态发生的化学基础》(The Chemical Basis of Morphogenesis)。

5、判定问题

1937年,图灵用他的方法解决了著名的希尔伯特判定问题:狭谓词演算(亦称一阶逻辑)公式的可满足性的判定问题。

他用一阶逻辑中的公式对图灵机进行编码,再由图灵机停机问题的不可判定性推出一阶逻辑的不可判定性。他在此处创用的“编码法”成为后来人们证明一阶逻辑的公式类的不可判定性的主要方法之一。

在判定问题上,图灵的另一成果是1939年提出的带有外部信息源的图灵机概念,并由此导出“图灵可归约”及相对递归的概念。

图灵发表关于图灵机论文

这几年由于区块链的大热,以太坊独特的solidity语言实现智能合约功能, 图灵完备 这个词走进大家的视线。

没有计算机专业知识的同学其实很难理解这个词的意思,其实计算机专业的同学都没有深入理解图灵机,图灵完备,图灵测试等概念包含的内涵。为了方便理解区块链技术,理解智能合约,笔者准备分几篇文章来带大家从浅入深,一步一步带你深入理解图灵机,相信通过这几篇文章能就能够理解什么是图灵完备。

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, 被称为计算机科学理论之父,人工智能之父。

1931年,图灵考入剑桥大学国王学院,由于成绩优异而获得数学奖学金。

1936年5月,年仅24岁的图灵发表一篇题为《论数字计算在决断难题中的应用》的论文,论文中提出一种计算装置,后被称为 “图灵机” ,图灵机不是具体的计算机,而是一种计算概念、计算理论。

1938年在普林斯顿获博士学位,其论文题目为“以序数为基础的逻辑系统”,在数理逻辑研究中产生了深远的影响;同年图灵回到英国,在剑桥大学国王学院任研究员。

第二次世界大战期间,1939年图灵到英国外交部通信处从事军事工作,主要是破译敌方密码的工作。由于破译工作的需要,他参与了世界上最早的电子计算机的研制工作。他的工作取得了极好的成就,破译了德国人Enigma密码,于1945年获政府的最高奖——大英帝国荣誉勋章。

1945年,图灵结束了在外交部的工作,他试图恢复战前在理论计算机科学方面的研究,具体研制出新的计算机来。

1950年他发表论文《计算机器与智能》( Computing Machinery and Intelligence),为后来的人工智能科学提供了开创性的构思。提出著名的 图灵测试 。

1950年,1950年10月,图灵发表论文《机器能思考吗》。这一划时代的作品,使图灵赢得了“人工智能之父”的桂冠。此时,人工智能也进入了实践研制阶段。随着这几年AI技术的不断成熟,人们越来越认识到图灵思想的深刻性:它们至今仍然是人工智能的主要思想之一。

1954年6月7日,年仅41岁的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。这就是现在大名鼎鼎的苹果电脑公司logo的来源。

从图灵的生平中,我们知道,他出生在20世纪初,1912年。 在世界国家格局上,这个时候刚刚爆发第一次世界大战(1913~1921),紧接着1939年至1945年第二次世界大战,大家知道,这两次世界大战倒逼了很多科技的发展,二战期间恰好是图灵青年时代。

在科技文明发展上,由于逻辑的数学化,促使了数理逻辑学科的诞生和发展。但同时这个时期数学上发生了第三次数学危机,具体介绍在下方。图灵在剑桥读大学期间,修读了“数学基础”课程,授课人是纽曼,纽曼整个课程包含对哥德尔不完备性定理的证明和尚未解决的判定性问题。

这些科技事件的背后,其实是人们在认知上,对 可计算性理论 的研究,图灵正是这个问题终结者。

随便提一下,爱因斯坦1905年提出狭义相对论,1927年年仅15岁的图灵为了帮助母亲理解相对论,还写过论文的摘要。

在20世纪以前,人们普遍认为,所有的问题类都是有算法的,人们的计算研究就是找出算法来。1900年,当时著名的大数学家希尔伯特在世纪之交的数学家大会上给国际数学界提出了著名的23个数学问题。 其中第十问题是这样的:

“丢番图方程”指:有一个或者几个变量的整系数方程,它们的求解仅仅在整数范围内进行。 上面这个问题简单点解释是:随便给一个不确定的方程,是否通过有限的步骤运算,判断这个方程是否存在整数解。

这个问题在1970年,苏联一个数学家证明了其实很多数学问题,是没有答案,甚至没有答案的问题比有答案的问题还要多。

这里就提出来了有限的、机械的证明步骤的问题,其实就是算法。但在当时,人们还不知道“算法”是什么。实际上,当时数学领域中已经有很多问题都是跟“算法”密切相关的,因而,科学的 “算法” 定义呼之欲出。之后到了30年代的时候,终于有两个人分别提出了精确定义算法的方法,一个人是图灵,一个人是丘奇。而其中图灵提出来的图灵机模型直观形象。

图灵思考这个问题的方式和常人不一样,在写前面提到的论文《论可计算数及其在判定性问题上的应用》的时候,图灵在思考三个问题

图灵这样的天才考虑问题的认知是高屋建瓴的。 图灵首先考虑的是是否所有数学问题都用解,如果这个问题不解决,辛辛苦苦解题,最后发现无解,一切的努力都是浪费时间和精力。

对于存在答案的数学问题,只有部分是可以在有限步骤内完成,这样把计算机的边界确定下来了。

确定了边界之后,就要设计一种通用、有效、等价的机器,保证可以按照这个方法做事,最后得到答案。而图灵机就是图灵设计出来的这样的一个机器,严格来讲是一种数学模型、计算理论模型。

从图灵机提出到现在已经过去了80多年,今天所有的计算机,包括量子计算机都没有超出图灵机的理论范畴。

第三次数学危机产生于十九世纪末和二十世纪初,当时正是数学空前兴旺发达的时期。首先是逻辑的数学化,促使了数理逻辑这门学科诞生。

早在19世纪末的时候,康托尔为集合论做了奠基性的研究。人们发现,运用集合这个概念可以概括所有的数学,也就是说集合是一切数学的基础。然而就当这座大厦即将完工的时候,一件可怕的事情发生了,罗素提出来的罗素悖论粉碎了数学家的梦想。

关于罗素悖论的一个通俗化版本是:

为什么要第三次数学危机呢? 因为有个很重要的概念: 停机问题 ,停机问题是逻辑数学中可计算性理论中很重要的问题,也是第三次数学危机的解决方案。 停机问题 通俗地说,停机问题就是判断任意一个程序是否能在有限的时间之内结束运行的问题。该问题等价于如下的判定问题:是否存在一个程序P,对于任意输入的程序w,能够判断w会在有限时间内结束或者死循环。

有人猜测图灵机模型是图灵在思考 停机问题 而顺带设计出来的,是很有道理的。

图灵在剑桥大学国王学院期间,研究过一本叫做《量子力学的数学基础》的新书,这本书由年轻的匈牙利数学家约翰·冯·诺依曼所著。图灵意识到计算可以用确定性的机械运动来进行表示。其实我们现在的电子计算机虽然不是我们传统意义上的机械,但是CPU内部的电子运动等价于机械运动。

同时图灵也意识到人的思想、意识来自于量子力学中的测不准原理,这不光是微观世界,同时也是这个宇宙本身的规律。所以图灵意识到计算是确定性的,可判定的,而意识是不定的,不可计算的。

在AI人工智能有巨大发展的今天,很多人担心计算机是否会和人一样有意识,其实图灵在80多年前已经考虑过这个问题了。

前面提到,图灵在1950年写过一篇论文《计算机器与智能》,在这篇论文中,图灵测试一词被提出来:

这个测试有多难?目前我们所有的人工智能都没有完成这个测试。最近2018年3月份的谷歌I/O大会上演示的AI产品,据说“部分通过图灵测试”。这个部分到底有多少也未可知。

从人类科技发展的历史上来看,19世纪末到20世纪中期,是第二次工业革命和第三工业革命过渡的时期。第二次工业革命主要电和磁、内燃机的发明和使用,发展到这个时候科学家对世界的认知越来越多,越来越清晰,物理学和数学等自然科学发展迅速。这个时候的数学家发现很多现象可以用数学模型来表示,从物体的运动到星球的运动、从热能到动能的转换、从电到磁的转换等等。那问题来了是否所有的现象都可以用数学模型来表达呢?真是这个问题,让人们对数学很多根本性问题进行思考和研究。

中国有句古话说:乱世出英雄。在图灵的时代,在科学历史上出了很多的科学英雄,包括爱因斯坦、冯诺依曼、图灵、哥德尔等等,一方面是时代背景使然,一方面真是他们的天赋和努力让以信息化为代表的第三次工业革命的进程大大加快了。

从这些巨匠的思考问题,解决问题的方法和认知来看是超出常人的。从对 可计算性理论 的思考,给了我们很大的启示:

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1937年,图灵在发表的论文()中,首次提出图灵机的概念。 A.《左右周期性的等价》 B.《论可计算数及其在判定问题中的应用》 C.《可计算性与λ可定义性》 D.《论高斯误差函数》 正确答案:B

图灵发表的论文

1、电子计算机

图灵在第二次世界大战中从事的密码破译工作涉及到电子计算机的设计和研制,但此项工作严格保密。直到70年代,内情才有所披露。

从一些文件来看,很可能世界上第一台电子计算机不是ENIAC,而是与图灵有关的另一台机器,即图灵在战时服务的机构于1943年研制成功的CO-LOSSUS(巨人)机,这台机器的设计采用了图灵提出的某些概念。

它用了1500个电子管,采用了光电管阅读器;利用穿孔纸带输入;并采用了电子管双稳态线路,执行计数、二进制算术及布尔代数逻辑运算,巨人机共生产了10台,用它们出色地完成了密码破译工作。

2、人工智能

1949年,图灵成为曼切斯特大学(University of Manchester )计算实验室的副院长,致力研发运行Manchester Mark 1型号储存程序式计算机所需的软件。

1950年他发表论文《计算机器与智能》( Computing Machinery and Intelligence),为后来的人工智能科学提供了开创性的构思。提出著名的“图灵测试”,指出如果第三者无法辨别人类与人工智能机器反应的差别, 则可以论断该机器具备人工智能。

3、数理生物学

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《形态发生的化学基础》(The Chemical Basis of Morphogenesis)。

他主要的兴趣是斐波那契叶序列,存在于植物结构的斐波那契数。他应用了反应-扩散公式,如今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。

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,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。

图灵不但以破译密码而名闻天下,他在人工智能和计算机等领域也作出了重要贡献,他常被认为是现代计算机科学的创始人。

战争结束后,在曼彻斯特大学工作的他研制了“曼彻斯特马克一号”———著名的现代计算机之一。1999年,他被《时代》杂志评选为20世纪100个最重要的人物之一。

参考资料来源:百度百科--艾伦·麦席森·图灵

1937年,图灵在发表的论文()中,首次提出图灵机的概念。 A.《左右周期性的等价》 B.《论可计算数及其在判定问题中的应用》 C.《可计算性与λ可定义性》 D.《论高斯误差函数》 正确答案:B

图灵对计算机的主要贡献:

1、提出“图灵测试”概念

图灵测试一词来源于计算机科学和密码学的先驱艾伦·麦席森·图灵写于1950年的一篇论文《计算机器与智能》,其中30%是图灵对2000年时的机器思考能力的一个预测,目前我们已远远落后于这个预测。

2、图灵机

图灵机是由图灵在1936年提出的,它是一种精确的通用计算机模型,能模拟实际计算机的所有计算行为。所谓的图灵机就是指一个抽象的机器,它有一条无限长的纸带,纸带分成了一个一个的小方格,每个方格有不同的颜色。有一个机器头在纸带上移来移去。

3、人工智能

1949年,图灵成为曼切斯特大学(University of Manchester )计算实验室的副院长,致力研发运行Manchester Mark 1型号储存程序式计算机所需的软件。

4、树立生物学

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《形态发生的化学基础》(The Chemical Basis of Morphogenesis)。

5、判定问题

1937年,图灵用他的方法解决了著名的希尔伯特判定问题:狭谓词演算(亦称一阶逻辑)公式的可满足性的判定问题。

他用一阶逻辑中的公式对图灵机进行编码,再由图灵机停机问题的不可判定性推出一阶逻辑的不可判定性。他在此处创用的“编码法”成为后来人们证明一阶逻辑的公式类的不可判定性的主要方法之一。

在判定问题上,图灵的另一成果是1939年提出的带有外部信息源的图灵机概念,并由此导出“图灵可归约”及相对递归的概念。

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