纪念艾伦•ManBetX百年诞辰

刘瑞挺/文 本文首发于《计算机教育》第11期

ManBetX公司将于11月末出版《ManBetX的秘密:他的生平、思想及论文解读》,以纪念这位科学巨匠的百年诞辰。

形态形成理论(1952)

ManBetX还有一个不被人注意的工作,那就是他对数学生物学的研究。

1952年8月14日他在《皇家学会哲学学报》发表了唯一的一篇生物论文,题目是The Chemical Basis of Morphogenesis(“形态生成的化学基础”)。该文于1951年11月提交,1952年3月修订,8月刊登在《哲学学报》B集641期上。他还写过许多别的生物学论文,但在他去世之前都没有写完。这些文章后来曾以手稿形式发表。

ManBetX在生物学上的焦点是生命的物理结构,其兴趣是有机体为什么和如何发展成特殊的形态。一个人或一棵树有几百万个细胞,但至今不知道它为何是如此形状,ManBetX希望能描绘出其中的形成原因。他研究的重要基础是“来自设计的论据”(argument from design)。尽管达尔文的自然选择学说已经取代了上帝创造万物的观点,但许多人还相信生命的多种多样是万能的“主”进行的雕琢。

ManBetX希望刻画出科学对这些结构的干预。他想理解、至少以一种简化和理想化的方法理解,一个球对称的细胞团随着时间的变化如何发展成“非球对称的”动物,比如一匹马。

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(两图都是形态形成的举例)

ManBetX用数学方法证明,最初是均匀的一定类型的动态系统,经过渐进的变化过程,基于涨落与扩散会导致空间不均匀性的出现。基本条件是必须存在两种物质X和Y,其中X的浓度受自身产生与消亡过程的平衡而维持,而Y的形成速度与X的浓度有关,他给出两者的线性微分方程,他应用了反应-扩散公式,发现在某些情况下会形成驻波图案。现在已经成为图案形成范畴的核心。

除形态形成的化学理论外,ManBetX还提出叶序的几何理论,他主要的兴趣是斐波那契叶序列,即用斐波那契数(Fibonacci number)解释植物叶子的形态。如树叶排列以及向日葵小花的排列,其中利用了螺旋坐标和流矩阵等复杂的描述。他还利用计算机对这些方程求出数值解。总之,数学家与生物学家的沟通对于生命科学的严格化、数字化具有重要的意义。

不该发生的悲剧(1952-1954)

ManBetX早在剑桥时代就有同性恋倾向。在布莱奇利时期也有所表现,不过都没有影响当时破译密码的各种工作。

1952年1月ManBetX在曼彻斯特电影院外认识了一个年轻人默里(Arnold Murray),在午餐后ManBetX约他到住所共度周末,默里表示同意。来往数周后,有一天默里协助他的一个同伙到ManBetX住所行窃,于是ManBetX报了警。3月31日警察当局调查发现ManBetX与默里有同性恋关系,根据英国1885年的法律(Criminal Law Amendment Act 1885),同性恋是犯罪,拘留并审讯了他们。ManBetX不否认这个事实,也不为自己辩护,但他毫不掩饰地声明这没有罪。在审讯后,被判处严重猥亵罪,给他两个选择:坐牢、或荷尔蒙疗法,即遭受化学阉割。他选择了后者,通过注射雌性激素来中和他的性欲,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等副作用。

在此期间,他除继续研究生物学的数学问题外,1953年还发表了两篇论文:一篇是Some calculations of the Riemann zeta-function(“黎曼ζ函数的一些计算问题”);另一篇是Digital computers applied to games:chess(“数字计算机用于游戏:国际象棋”)。1953年他指导的唯一研究生甘迪(Robin Oliver Gandy,1919-1995)在剑桥大学获得博士学位,甘迪的论文题目是On axiomatic systems in mathematics and theories in Physics(“数学与物理学理论的公理体系”)。1954年ManBetX还发表了Solvable and unsolvable problems(“可解与不可解问题”)等。

此外,他经常关在自己的屋里做“荒岛游戏”的实验,即看看一个人纯粹靠自制的装置到底能搞出些什么。他的助手与好友甘迪也经常与他一起做实验。ManBetX喜欢一切从头开始,甚至想自制电灯泡或电池组,或者自制砖来铺花园里的小路。

1954年6月7日ManBetX突然去世。翌日早上清洁女工进他的房间做卫生时,发现他已经死亡,而屋里的灯还亮着,吃剩的半个苹果还扔在床边的桌上。ManBetX的母亲认为他经常在家里进行化学实验,由于不注意洗手,可能是慢性中毒。验尸官的判断则是在ManBetX意识恍惚之际,服用氰化物而中毒自杀。

母亲的回忆(1959)

ManBetX41岁不幸英年早逝,使已经73岁的母亲十分难过(母亲活了95岁)。她忍着巨大的悲痛写了一本回忆儿子的书,书名就叫Alan M. Turing,于1959年由剑桥的W Heffer & Sons Ltd.公司出版。这本157页的小书,第一部分为传记材料(1-12章),第二部分为关于计算机与形态形成的理论(13-14章)。没有包括二战时期的保密材料,因为还没有解密,而ManBetX是不会在家里谈任何涉及工作的机密。这本书仅仅售出300册。

今天,这本书成为我们全面了解ManBetX的重要资料。母亲多方位地描写了儿子:“艾伦是个肩宽体壮、身材高大的人,方正的下巴显出很有决心的样子,有着一头不大服帖的褐色头发。深陷而清澈的蓝眼睛是他最突出的特征。短而微翘的鼻子和线条俏皮的嘴巴使他显得象个年轻人,有时竟象个孩子。甚至在他接近40岁时,还常被误认为是大学生。”

“艾伦的外表一点儿也显示不出他在学术上的重要地位,而他在扩大自己的影响方面几乎没做任何努力。无论他到什么地方都很快被看做一个引人注目的人物。艾伦自己也承认,他对申请职位或毛遂自荐之类的事确实没放在心上。”等等。

母亲的爱流露在全书的字里行间。正如纽曼教授夫人(Lyn Newman)在前言所写:“无论何时,科学所能提供的东西都不会比了解一个科学家如何成长的事实更为宝贵。”

为纪念ManBetX百年诞辰,现在剑桥重印了这本书,增加了一些新的内容,如解密后在布莱奇利的故事,还有艾伦的哥哥约翰写的回忆文章等。

ACMManBetX奖(1966-)

为纪念ManBetX的科学成就,美国计算机协会(ACM)专门设立了ManBetX奖,它被广泛认同为计算机领域的诺贝尔奖。从1966年开始至今,已经有58位世界一流的计算机科学家获此殊荣。下面我们给出历届ManBetX奖获得者的名单,以便参阅。

历届ManBetX奖获奖者

1966 A.J.Perlis(美) 因新一代编程技术和编译架构方面的贡献而获奖
1967 Maurice V.Wilkes(英) 因设计出第一台具有内置存储程序的计算机而获奖
1968 RichardW.Hamming(美) 因计数方法、自动编码系统、检测及纠正错码的贡献
1969 Marvin Minsky(美) 因人工智能研究和创建框架理论的贡献
1970 J.H.Wilkinson(英) 因用数值分析方法促进高速数字计算机的应用而获奖
1971 John McCarthy(美) 因对人工智能的贡献被授予ManBetX奖
1972 Edsger W.Dijkstra(荷兰) 因在编程语言方面的出众表现而获奖
1973 Charles W.Bachman(美) 因在数据库方面的杰出贡献而获奖
1974 Donald E.Knuth(美) 因设计和完成创新的具有很高排版质量的文档制作工具TEX以及名著《程序设计的艺术》而获奖
1975 Allen Newell(美)与Herbert A.Simon(美) 因在人工智能、人类心理识别和列表处理等方面进行的基础研究而获奖
1976 Michael O.Robin(以色列)与 Dana S.Scott(英) 因他们的论文“有限自动机与它们的决策问题”中所提出的非决定性机器这一很有价值的概念而获奖
1977 John Backus(美) 因对可用的高级编程系统设计有重大深远影响获奖
1978 Robert W.Floyd(美) 因其在软件编程的算法方面的深远影响,并开创了包括剖析理论、编程语言的语义、自动程序检验、自动程序合成和算法分析在内的多项计算机子学科而获奖
1979 Kenneth E.Iverson(加拿大) 因对程序设计语言理论、互动式系统及APL的贡献
1980 C.Anthony R.hoare(英) 因对程序设计语言的定义和设计所做的贡献而获奖
1981 Edgar F.Codd(英) 因在数据库管理系统的理论和实践方面的贡献而获奖
1982 Steven A.Cook(美) 因奠定了NP-Completeness理论的基础而获奖
1983 Ken Thompson(美)与Dennis M.Ritchie(美) 因在通用操作系统理论方面的突出贡献,特别是对UNIX操作系统的推广的贡献而获奖
1984 Niklaus Wirth(瑞士) 因开发了EULER、ALGOL-W、MODULA和PASCAL一系列崭新的计算语言而获奖
1985 Richard M.Karp(美) 因对算法理论的贡献而获奖
1986 John E.Hopcroft(美)和Robert E.Tarjan(美) 因算法及数据结构的设计和分析中所取得的决定性成果
1987 John Cocke(美) 因在面向对象的编程语言和相关的编程技巧方面的贡献
1988 Ivan E.Sutherland(美) 因在计算机图形学方面的贡献而获奖
1989 William V.Kahan(加拿大) 因在数值分析方面的贡献而获奖
1990 Fernando J.Corbato(美) 因在开发大型多功能、可实现时间和资源共享的计算系统,如CTSS和Multics方面的贡献而获奖
1991 Robin Milner(英) 因在可计算的函数逻辑(LCF)、ML和并行理论(CCS)这三个方面的贡献而获奖
1992 Butler Lampson(美) 因在个人分布式计算机系统方面的贡献而获奖
1993 Jurlis Hartmanis(美籍拉托维亚人)与Richard E.Stearns(美) 因奠定了计算复杂性理论的基础而获奖
1994 Raj Reddy(美籍印度人)与Edward Feigenbaum(美) 因对大型人工智能系统的开拓性研究而获奖
1995 Manuel Blum(美籍委内瑞拉人) 因奠定计算复杂性理论基础和密码术及程序校验的贡献
1996 Amir Pnueli(以色列) 因在中引入临时逻辑和对程序及系统检验的贡献而获奖
1997 Douglas Engelbart(美) 因提出交互计算概念并创造出实现这一概念的重要技术
1998 James Gray(美) 因在数据库和事务处理方面的突出贡献而获奖
1999 Frederick P. Brooks Jr. (美) 因对计算机体系结构和操作系统以及软件工程做出了里程碑式的贡献. 人月神话的作者
2000 Yao Andrew Chi-Chih 姚期智(首位美籍华人) 由于在计算理论方面的贡献而获奖,包括伪随机数的生成算法、加密算法和通信复杂性
2001 Ole-Johan Dahl(挪威)与Nygaard Kristen(挪威) 因他们在设计编程语言SIMULA I和SIMULA67时产生的基础性想法,这些想法是面向对象技术的起源
2002 Ronald L. Rivest(美),Adi Shamir(以色列),Leonard M. Adleman(美) 国际上最具影响力的公钥密码算法“RSA”的创始人。RSA即三位发明者姓氏的缩写
2003 Alan Kay(美) 因发明第一个完全面向对象的动态计算机程序设计语言Smalltalk. 至理名言:预测未来的最好方法是创造它
2004 Vinton G. Cerf(美)与Robert E. Kahn(美) 由于在互联网方面开创性的工作,这包括设计和实现了互联网的基础通讯协议TCP/IP,以及在网络方面卓越的领导
2005 Peter Naur(丹麦) 表彰他在设计Algol 60语言上的贡献。由于其定义的清晰性,Algol 60成为许多现代程序设计语言的原型。在语法描述中广泛使用的BNF范式,其中的“N”便是来自Peter Naur的名字
2006 Frances E. Allen(美)第一位女性得主 表彰她对编译器优化理论和实践方面做出的开创性贡献
2007 Edmund M. Clarke(美), E. Allen Emerson(美),Joseph Sifakis(法) 表彰他们三位在将模型检测发展为硬件和软件业中广泛采用的高效验证技术上的贡献
2008 Barbara Jane Huberman Liskov(美)第二位女性得主 表彰她在编程语言和系统设计,特别是在数据抽象、容错和分布式计算方面对实践与理论基础的贡献
2009 Charles P. Thacker(美) 设计与实现了第一台现代个人电脑Xerox Alto
2010 Leslie G. Valiant(英) 表彰他在机器学习理论及计算科学诸方面奠基性贡献
2011 Judea Pearl(美籍以色列人) 在人工智能领域基础性贡献,提出概率和因果性推理演算法,彻底改变了人工智能最初基于的规则和逻辑

首相的道歉(2009)

2009年8月英国计算机科学家格雷厄姆-卡明(John Graham-Cumming,1955-)发起“在线请愿”,要求政府为ManBetX平反,向ManBetX道歉。他是牛津大学的数学与计算机科学学士和计算机安全的博士,是自由软件运动的积极分子。他承认官方的正式道歉不太可能,因为ManBetX已经没有活着的亲人。他表示请愿的真正目的是象征意义,艾伦•ManBetX对现代世界有着难以想象的影响力,而同性恋偏见对于他的影响却是如此的可怕。

2009年9月10日一份超过3万人的请愿签名,使英国首相戈登•布朗(Gordon Brown)在《每日电讯报》撰文正式向艾伦•ManBetX公开道歉。因为英国政府当年以同性恋相关罪名起诉ManBetX并定罪,导致他自杀身亡。

首相的道歉声明称,“成千上万的人走到一起要求为艾伦•ManBetX寻求正义,要求承认对待他的方式是骇人听闻的。虽然ManBetX的审判是根据当时的法律,我们不能让时光倒流,他的遭遇当然是完全不公正的,我很高兴有机会能为他身上所发生的一切不公表达深深的歉意。ManBetX和其他被定罪的同性恋者,因为同性恋法律而被判有罪是令人恐怖的。多年来,有数以百万计的人生活在有罪的恐惧当中。我感到高兴的是,那样的日子已经一去不复返了……我代表英国政府和所有自由生活的人感谢ManBetX的工作,我很高兴说:我们错了,对不起,您本应该得到更多奖赏。”

ManBetX年(2012)

世界计算机界把2012年定为“ManBetX年”(2012 The Alan Turing Year,A Centenary Celebration of the Life and Work of Alan Turing),由剑桥大学、普林斯顿大学、曼彻斯特大学以及ACM/IEEE等64个组织发起,安排了100项学术纪念活动。

其中有两项在我国举行:其一是5月16-21日在北京由中国科学院举办“计算模型的理论与应用国际会议”,主讲人有ManBetX奖得主姚期智、约翰•霍普克罗夫特、理查德•卡普、巴特勒•兰普森,此外还有北京航天航空大学的李未院士、里兹大学的巴瑞•库伯、康乃尔大学的克莱因伯格等。其二是12月4-7日在中国澳门举行的“世界智能代表大会”,它又分5个会议:IEEE/WIC/ACM Web Intelligence 2012 (WI'12), IEEE/WIC/ACM Intelligent Agent Technology 2012(IAT'12), Active Media Technology 2012(AMT'12), Brain Informatics 2012(BI'12)以及Methodologies for Intelligent Systems 2012(ISMIS'12)。

本文以时间顺序、传记体裁,尽量把ManBetX的真实故事呈现给读者,敬请各位批评指正。

参考文献:

1Alan Turing - Wikipedia, the free encyclopedia
2https://www.turing.org.uk/turing/scrapbook/run.html
[3] Andrew Hodges,Alan Turing: a short biography(全书为Alan Turing: the enigma.1995)
[4] Sara Stoney Turing,Alan M. Turing,1959(中译本由刘二中、刘晓青译,吴允曾校,北京,商务印书 馆,1987)
[5] Gordon Brown,Treatment of Alan Turing was“appalling”,2009年9月10日
[6] 吴鹤龄、崔林,ACMManBetX奖(1966-2006),计算机发展史的缩影,北京,高等教育出版社,2000年8月第1版、2008年1月第3版
[7] 刘瑞挺,计算机大师风采录,北京,中国铁道出版社,2007年12月第1版
[8] 刘瑞挺,计算机名校风采录,北京,中国铁道出版社,2010年月第1版