向圖靈獎(jiǎng)致敬

劉卓軍

如果問(wèn)，近現(xiàn)代的什么科學(xué)技術(shù)對(duì)人類(lèi)社會(huì)影響最大？回答計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)肯定會(huì)得到廣泛認(rèn)同。當(dāng)然，計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的內(nèi)容綜合性非常顯著，不是一兩個(gè)主意、原理、專(zhuān)利、原型、軟硬系統(tǒng)就能代表的，截止到目前的發(fā)展?fàn)顟B(tài)所反映的是人類(lèi)智慧長(zhǎng)久的、不懈的積累與進(jìn)步集大成的成果。

1642年，19歲的法國(guó)數(shù)學(xué)家、哲學(xué)家布萊士·帕斯卡（Blaise Pascal）在幫助其父親做稅務(wù)計(jì)算工作時(shí)，設(shè)計(jì)并制作了一臺(tái)能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)進(jìn)位的加減法計(jì)算工具，被稱(chēng)為世界上第一臺(tái)數(shù)字計(jì)算裝置；世界上第一臺(tái)計(jì)算機(jī)則出現(xiàn)在1822年前后，完全歸功于英國(guó)發(fā)明家查爾斯·巴貝奇（Charles Babbage）耗時(shí)10年的孤軍奮戰(zhàn)，巴貝奇制作這臺(tái)稱(chēng)作“差分機(jī)”的目的是自動(dòng)編制《數(shù)學(xué)用表》，以糾正人工制表的錯(cuò)誤百出。盡管巴貝奇初戰(zhàn)告捷，但受囿于當(dāng)時(shí)的理論、技術(shù)及工藝水平，在之后的50年奮斗中巴貝奇沒(méi)能在制作功能更強(qiáng)的計(jì)算機(jī)上取得成功，不過(guò)現(xiàn)代計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)的雛形在那時(shí)卻已經(jīng)創(chuàng)造了出來(lái)。

自動(dòng)進(jìn)行加加減減是計(jì)算，代替人工編制數(shù)學(xué)用表是計(jì)算，還有什么可以算作是計(jì)算？換句話，計(jì)算都能解決什么問(wèn)題，原理上、技術(shù)上講，能計(jì)算、特別是能讓機(jī)器計(jì)算到底意味著什么？對(duì)這些問(wèn)題，前人，包括帕斯卡和巴貝奇在內(nèi)都沒(méi)有給出回答。

人類(lèi)社會(huì)還真需要對(duì)這類(lèi)問(wèn)題有更深刻的認(rèn)識(shí)。為此，思想的重要性總是不可替代的，而重要思想的產(chǎn)出需要等待偉大的科學(xué)家和思想家的出現(xiàn)，慶幸的是，歷史發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步的進(jìn)程讓我們?cè)谏蟼€(gè)世紀(jì)有了圖靈。1936年，24歲的阿蘭·麥希森·圖靈（Alan Mathison Turing）在一篇文章里描述了一個(gè)計(jì)算裝置的簡(jiǎn)單而抽象的模型，目的是搞清楚人類(lèi)希望建造出的能計(jì)算的機(jī)器，其計(jì)算能力的極限和覆蓋范圍到底是什么，回答了當(dāng)時(shí)還沒(méi)有形成體系的計(jì)算機(jī)科學(xué)之哲學(xué)的最基本問(wèn)題。

圖靈模型也被稱(chēng)作圖靈機(jī)（Turing Machine），既是具體的，又是抽象的。機(jī)器的構(gòu)成簡(jiǎn)單、簡(jiǎn)潔：一條不限定長(zhǎng)度的帶子，一個(gè)讀寫(xiě)頭，讀寫(xiě)頭總指向帶子的一個(gè)位置，并可以向帶子的左右兩個(gè)方向移動(dòng)，一次移一個(gè)位置，還可以向當(dāng)前位置寫(xiě)入指定的符號(hào)，例如，0或1。在相應(yīng)的條件下，讀寫(xiě)頭向帶子上寫(xiě)什么符號(hào)，向帶子的那個(gè)方向移動(dòng)？這些都要通過(guò)由0和1組成的編碼符號(hào)串來(lái)規(guī)定，設(shè)計(jì)好的編碼要先行寫(xiě)入帶子。完整圖靈機(jī)的約定還要包括開(kāi)始工作的狀態(tài)及停止工作的條件之說(shuō)明。不同的編碼方案能讓圖靈機(jī)實(shí)現(xiàn)不同的計(jì)算功能，所以圖靈機(jī)具有通用的性質(zhì)，這一點(diǎn)與帕斯卡和巴貝奇的裝置和機(jī)器形成了鮮明對(duì)照，而與現(xiàn)代的計(jì)算機(jī)則沒(méi)有本質(zhì)的不同。的確，講到現(xiàn)代的各類(lèi)存儲(chǔ)器，完全可以關(guān)聯(lián)到那條不限定長(zhǎng)的帶子；講到CPU，怎么可能擺脫讀寫(xiě)頭及其相關(guān)聯(lián)的可能的操作；現(xiàn)代計(jì)算機(jī)最為本質(zhì)的是程序內(nèi)存和軟件設(shè)計(jì)的概念，而這正是為實(shí)現(xiàn)期望的計(jì)算功能，圖靈機(jī)需要設(shè)計(jì)好編碼符號(hào)串的關(guān)鍵考慮。軟件及程序設(shè)計(jì)對(duì)于計(jì)算機(jī)科學(xué)之重要地位，從第一屆圖靈獎(jiǎng)?lì)C發(fā)給了程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言ALGOL60的設(shè)計(jì)師阿蘭·潑利斯（Alan Perlis）足可以看出，也為發(fā)展到今天的計(jì)算機(jī)科學(xué)的成就反復(fù)地證明著。

圖靈的工作和貢獻(xiàn)是偉大的，不但圖靈機(jī)為理解和設(shè)計(jì)現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的邏輯工作方式奠定了基礎(chǔ)，“圖靈試驗(yàn)”這個(gè)圖靈提出的用于判定機(jī)器是否具有智能的實(shí)驗(yàn)方法同樣深刻地影響著計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的一項(xiàng)重要應(yīng)用 - 人工智能的發(fā)展；然而圖靈的人生又是傳奇的，他以他的智慧間或也受惠于他提出圖靈機(jī)模型的化繁為簡(jiǎn)的思維在二戰(zhàn)期間為破譯德國(guó)的著名密碼系統(tǒng)Enigma做出了杰出貢獻(xiàn)；令人惋惜的是，他竟在42歲時(shí)“提前”謝世。為了紀(jì)念他，成立于1947年，總部設(shè)在美國(guó)紐約的（美國(guó)）計(jì)算機(jī)協(xié)會(huì)（Association for Computing Machinery， ACM）1966年決定設(shè)立圖靈獎(jiǎng)（A.M. Turing Award），每年頒發(fā)一次專(zhuān)門(mén)獎(jiǎng)勵(lì)那些對(duì)計(jì)算機(jī)事業(yè)做出過(guò)重要貢獻(xiàn)的個(gè)人。到目前為止，圖靈獎(jiǎng)的頒發(fā)已經(jīng)進(jìn)行了51屆，共有65位科學(xué)家獲此殊榮。

圖靈獎(jiǎng)的頒發(fā)幾乎覆蓋了計(jì)算機(jī)科學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域，有硬件、有軟件、有理論、有應(yīng)用、有語(yǔ)言、有編程、有系統(tǒng)、有網(wǎng)絡(luò)等等。細(xì)致一些從65位獲獎(jiǎng)?wù)叩难芯控暙I(xiàn)看，也體現(xiàn)出一定的領(lǐng)域集中度。其中獲得圖靈獎(jiǎng)較多的四大領(lǐng)域包括：1. 程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言領(lǐng)域在9個(gè)年份中有9位科學(xué)家獲獎(jiǎng)；2. 密碼學(xué)領(lǐng)域在4個(gè)年份中有7位科學(xué)家獲獎(jiǎng)；3. 計(jì)算復(fù)雜性領(lǐng)域在5個(gè)年份中有7位科學(xué)家獲獎(jiǎng)；4. 人工智能領(lǐng)域在5個(gè)年份中有7位科學(xué)家獲獎(jiǎng)。

2017年4月4日，國(guó)際計(jì)算機(jī)協(xié)會(huì)（ACM）在紐約宣布：2016年度的圖靈獎(jiǎng)實(shí)至名歸地將授予身兼美國(guó)MIT教授和英國(guó)牛津大學(xué)教授的替姆·波訥思-李（Tim Berners-Lee），贊揚(yáng)他創(chuàng)建萬(wàn)維網(wǎng)（World Wide Web）及這項(xiàng)工作為社會(huì)發(fā)展和民眾生活方式改變所做出的重要貢獻(xiàn)。頒獎(jiǎng)儀式將于2017年6月23-24日在舊金山舉行的ACM大會(huì)期間進(jìn)行。包括20位圖靈獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)?wù)呒捌渌?jì)算技術(shù)領(lǐng)域的杰出人物將參加此次大會(huì)，他們將和與會(huì)者一起共同回顧圖靈獎(jiǎng)設(shè)立以來(lái)走過(guò)的50年的光輝歷程，見(jiàn)證新一屆圖靈獎(jiǎng)的頒發(fā)及波訥思-李所要發(fā)表的獲獎(jiǎng)感言演講。

1955年出生的波訥思-李畢業(yè)于英國(guó)牛津大學(xué)，1976年取得了物理學(xué)的一等學(xué)士學(xué)位。1989年，當(dāng)他在歐洲核子研究中心（CERN）工作期間提出了開(kāi)發(fā)建設(shè)萬(wàn)維網(wǎng)（World Wide Web）的建議。如今，（計(jì)算機(jī)和信息通訊）網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)深入到社會(huì)生活的各個(gè)方面，但在30年前，情形則完全不同，即便像在CERN這樣的高端單位，科學(xué)家們要分享關(guān)于粒子加速器的信息都是異常困難的。如何把已有的技術(shù)和概念組合并集成起來(lái)，建造可用的信息分享系統(tǒng)，這是實(shí)實(shí)在在的巨大需求和挑戰(zhàn)。為此，波訥思-李創(chuàng)造了多個(gè)集成工具，為萬(wàn)維網(wǎng)的誕生打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。和大多數(shù)其它圖靈獎(jiǎng)獲得者不同的是，波訥思-李并非著作等身，也很難說(shuō)他的理論建樹(shù)有多高。但他在統(tǒng)一資源標(biāo)志符（URI：Uniform Resource Identifier），超文本傳輸協(xié)議（HTTP： Hypertext Transfer Protocol），網(wǎng)頁(yè)瀏覽器（Web browser）及超文本標(biāo)記語(yǔ)言（HTML：Hypertext Markup Language）等方面的貢獻(xiàn)，無(wú)疑將永遠(yuǎn)載入人類(lèi)技術(shù)和文明進(jìn)步的史冊(cè)。他于1991年8月6日發(fā)布的全世界第一個(gè)網(wǎng)站，"http：//info.cern.ch"必將成為既是有形又是無(wú)形的世界遺產(chǎn)。

替姆·波訥思-李的偉大之處還在于，他把他的思想無(wú)私地不索報(bào)酬地奉獻(xiàn)給了社會(huì)，沒(méi)有專(zhuān)利、沒(méi)有版稅！盡管他只有學(xué)士學(xué)位，但他被曼徹斯特大學(xué)、哈佛大學(xué)、耶魯大學(xué)等授予了名譽(yù)學(xué)位，被MIT和牛津大學(xué)聘為教授，被伊麗莎白二世女王封為爵士，被選為美國(guó)國(guó)家科學(xué)院外籍院士，時(shí)代周刊雜志將他列為20世紀(jì)100位最重要的人物之一。他值！

讓我們向圖靈致敬，向圖靈獎(jiǎng)獲得者，特別向替姆·波訥思-李一級(jí)學(xué)士致敬！