圖靈、圖靈機、圖靈獎


圖靈、圖靈機、圖靈獎

2021-02-13 編程教室



    

    ‍‍‍‍‍‍‍‍阿倫·圖靈1912年生於倫敦近郊的帕丁頓自治鎮。在中學學習成績並不特別好,只有數學例外,演算能力特別強,另外就是擅長長跑。大學是在國王學院攻讀的數學,畢業時數學學位考試得了一等,學位論文因提出了中心極限定理而獲得史密斯獎。

    1935年,圖靈開始對數理邏輯發生興趣。計算機到底是怎樣一種機器,應該有哪些部分組成,如何進行計算和工作,在圖靈之前沒有任何人清楚地說明過。正是圖靈1936年那篇論文第一次回答了這些問題,提出了一種計算機的抽象模型,現在被稱作「圖靈機」。說來有趣,這個具有重大科學價值和歷史意義的計算模型,並非圖靈那篇論文的主題,而是在論文的一個腳註中「順便」提出來的。真是「歪打正著」,這篇論文因一腳註而成爲傳世之作。

    1950年10月圖靈發表了題爲「計算機和智能」的論文,闡明了計算機可以有智能的思想,並提出了測試機器是否有智能的方法,他稱之爲「模仿遊戲」,而後人稱之爲「圖靈測試」。由於圖靈的一系列傑出貢獻和重大創造,1951年被選爲英國皇家學會院士。1954年6月7日科學奇才圖靈去世,爲世人留下了無限惋惜。‍‍‍‍‍‍‍‍


艾倫(阿蘭)·麥席森·圖靈(英語:Alan Mathison Turing,1912年6月23日—1954年6月7日);英國數學家、邏輯學家,被稱爲計算機科學之父,人工智慧之父。1966年由美國計算機協會ACM設「圖靈獎」,是計算機界最負盛名、最崇高的一個獎項,有「計算機界的諾貝爾獎」之稱,每年評選出一名計算機科學家。目前獲得「圖靈獎」的華人學者僅有2000年圖靈獎得主姚期智教授。(已入中國籍)。圖靈對於人工智慧的發展有諸多貢獻,提出了一種用於判定機器是否具有智能的試驗方法,即圖靈試驗,至今,每年都有試驗的比賽。此外,圖靈提出的著名的圖靈機模型爲現代計算機的邏輯工作方式奠定了基礎。


    請通過網際網路查詢圖靈相關資料,了解他的生平和主要成就。並完成後一小節有關圖靈及圖靈機、圖靈獎的相關練習題。

如通過百度百科:搜索圖靈。網址:https://baike.baidu.com/item/%E8%89%BE%E4%BC%A6%C2%B7%E9%BA%A6%E5%B8%AD%E6%A3%AE%C2%B7%E5%9B%BE%E7%81%B5/3940576?fromtitle=%E5%9B%BE%E7%81%B5&fromid=121208&fr=aladdin

閱讀書籍《圖靈的祕密》,進一步了解圖靈生平及其構建圖靈機的思維。圖靈機是一種抽象計算模型,書中深入剖析了圖靈這篇描述圖靈機和可計算性的原始論文《論可計算數及其在判定性問題上的應用》。同時也附帶了大量的歷史背景資料、圖靈的個人經歷,以及圖靈機對於人們理解計算機、人類意識和宇宙所產生的影響。


1946年2月世界上第一台電子計算機ENIAC在美國賓夕法尼亞大學莫爾學院誕生,但在此10年前即1936年英國數學家圖靈就發表了題爲 「論可計算數及其在判定問題中的應用」的論文,該文爲電子計算機的理論和模型奠定了基礎。

1966年,當美國計算機協會ACM爲紀念電子計算機誕生20周年,也是圖靈的具有重大科學價值和歷史意義的論文發表30周年,決定設立計算機界的第一個獎項,並把它命名爲「圖靈獎」以紀念這位計算機科學理論的奠基人。專門獎勵那些在計算機科學研究中做出創造性貢獻、推動計算機科學技術發展的傑出科學家。

圖靈獎對獲獎者的要求極高,評獎程序極嚴,一般每年只獎勵一名計算機科學家,只有極少數年度有兩名在同一方向上做出貢獻的科學家共享此獎。因此,儘管「圖靈獎」的獎金數額不算高,但它卻是計算機界最負盛名、最崇高的的一個獎項,具有「計算機界諾貝爾獎」之稱。

每年,美國計算機協會將要求提名人推薦本年度的圖靈獎候選人,並附加一份文章說明推薦理由。任何人都可成爲提名人。美國計算機協會將組成評選委員會,對被提名者進行嚴格的評審,並最終確定當年的獲獎者。

圖靈獎(Turing Award)自1966年首次頒發,每一年的圖靈獎一般在下一年的3月下旬頒發;截止至2019年的圖靈獎,共授予了72位個人。

圖靈獎的獎金在設獎初期爲20萬美元,1989年起增到25萬美元。獎金通常由計算機界的一些大企業提供(通過與ACM簽訂協議),目前圖靈獎獎金由Google公司贊助,爲1,000,000美元。


圖靈機由一條兩端可無限延長的被分爲一個個小方格(每個方格有不同的顏色)的工作帶、一個有限狀態控制器和一個讀寫頭組成。圖靈機的工作過程:控制器帶著讀寫頭在工作帶上按要求左右移動,讀寫頭便可讀出方格上的符號,也能改寫方格上的符號;讀寫頭向右或向左每移動一個方格,機器就由當前狀態轉向另一個狀態,進入下一步工作。如此反覆,直到遇到命令機器停止工作的狀態。圖靈機的這種由狀態、符號確定的工作過程叫圖靈機的程序。圖靈提出圖靈機的模型並不是爲了同時給出計算機的設計,它的意義有如下幾點:  它證明了通用計算理論,肯定了計算機實現的可能性,同時它給出了計算機應有的主要架構; 圖靈機模型引入了讀寫與算法與程序語言的概念,極大的突破了過去的計算機器的設計理念; 圖靈機模型理論是計算學科最核心的理論,因爲計算機的極限計算能力就是通用圖靈機的計算能力,很多問題可以轉化到圖靈機這個簡單的模型來考慮。 通用圖靈機向人們展示這樣一個過程:程序和其輸入可以先保存到存儲帶上,圖靈機就按程序一步一步運行直到給出結果,結果也保存在存儲帶上。更重要的是,隱約可以看到現代計算機主要構成,尤其是馮・諾依曼理論的主要構成。


年份

中文譯名

姓名

貢獻領域

1966年

艾倫·佩利

Alan J. Perlis

高級程序設計技巧,編譯器構造

1967年

莫里斯·威爾克斯

Maurice V. Wilkes

存儲程序式計算機EDSAC,程序庫

1968年

理察·衛斯里·漢明

Richard Hamming

數值方法,自動編碼系統,錯誤檢測和糾錯碼

1969年

馬文·明斯基

Marvin Minsky

人工智慧

1970年

詹姆斯·維爾金森

James H. Wilkinson

數值分析,線性代數,倒退錯誤分析

1971年

約翰·麥卡錫

John McCarthy

人工智慧

1972年

艾茲格·迪科斯徹

Edsger Dijkstra

程序設計語言的科學與藝術

1973年

查理士·巴赫曼

Charles W. Bachman

資料庫技術

1974年

高德納

Donald E. Knuth

算法分析、程序設計語言的設計、程序設計

1975年

艾倫·紐厄爾

赫伯特·西蒙

Allen Newell

Herbert A. Simon

人工智慧,人類認知心理學和列表處理 (list processing)

1976年

麥可·拉賓

達納·斯科特

Michael O. Rabin

Dana S. Scott

非確定性自動機

1977年

約翰·巴克斯

John Backus

高級編程系統,程序設計語言規範的形式化定義

1978年

羅伯特·弗洛伊德

Robert W. Floyd

設計高效可靠軟體的方法學

1979年

肯尼斯·艾佛森

Kenneth E. Iverson

程序設計語言和數學符號,互動系統的設計,運用 APL進行教學,程序設計語言的理論與實踐

1980年

東尼·霍爾

C. Antony R. Hoare

程序設計語言的定義與設計

1981年

埃德加·科德

Edgar F. Codd

資料庫系統,尤其是關係型資料庫

1982年

史提芬·古克

Stephen A. Cook

計算複雜度

1983年

肯·湯普遜

丹尼斯·里奇

Ken Thompson

Dennis M. Ritchie

UNⅨ作業系統和C語言

1984年

尼古拉斯·沃斯

Niklaus Wirth

程序設計語言設計、程序設計

1985年

理察·卡普

Richard M. Karp

算法理論,尤其是NP-完全性理論

1986年

約翰·霍普克羅夫特

羅伯特·塔揚

John Hopcroft

Robert Tarjan

算法和數據結構的設計與分析

1987年

約翰·科克

John Cocke

編譯理論,大型系統的體系結構,及精簡指令集(RISC)計算機的開發

1988年

伊凡·蘇澤蘭

Ivan Sutherland

計算機圖形學

1989年

威廉·卡亨

William Morton Kahan

數值分析

1990年

費爾南多·考巴脫

Fernando J. Corbató

CTSS和Multics

1991年

羅賓·米爾納

Robin Milner

LCF,ML語言,CCS

1992年

巴特勒·蘭普森

Butler W. Lampson

分布式,個人計算環境

1993年

尤里斯·哈特馬尼斯

理察·斯特恩斯

Juris Hartmanis

Richard E. Stearns

計算複雜度理論

1994年

愛德華·費根鮑姆

拉吉·瑞迪

Edward Feigenbaum

Raj Reddy

大規模人工智慧系統

1995年

曼紐爾·布盧姆

Manuel Blum

計算複雜度理論,及其在密碼學和程序校驗上的應用

1996年

阿米爾·伯努利

Amir Pnueli

時序邏輯,程序與系統驗證

1997年

道格拉斯·恩格爾巴特

Douglas Engelbart

互動計算

1998年

詹姆斯·尼古拉·格雷

James Gray

資料庫與事務處理

1999年

弗雷德里克·布魯克斯

Frederick Phillips Brooks Jr.

計算機體系結構,作業系統,軟體工程

2000年

姚期智

Andrew Chi-Chih Yao

計算理論,包括僞隨機數生成,密碼學與通信複雜度

2001年

奧利-約翰·達爾

克利斯登·奈加特

Ole-Johan Dahl

Kristen Nygaard

面向對象編程

2002年

羅納德·李維斯特

阿迪·薩莫爾

倫納德·阿德曼

Ronald L. Rivest

Adi Shamir

LeonardM. Adleman

公鑰密碼學(RSA加密算法)

2003年

艾倫·凱

Alan Kay

面向對象編程

2004年

文特·瑟夫

羅伯特·卡恩

Vinton G. Cerf

Robert E. Kahn

TCP/IP協議

2005年

彼得·諾爾

Peter Naur

Algol 60語言

2006年

法蘭西斯·艾倫

Frances E. Allen

優化編譯器

2007年

愛德蒙·克拉克

艾倫·愛默生

約瑟夫·斯發基斯

Edmund M. Clarke

Allen Emerson

Joseph Sifakis

開發自動化方法檢測計算機硬體和軟體中的設計錯誤

2008年

芭芭拉·利斯科夫

Barbara Liskov

程式語言和系統設計的實踐與理論

2009年

查爾斯·薩克爾

Charles Thacker

幫助設計、製造第一款現代PC

2010年

萊斯利·瓦倫特

Leslie Valiant

對衆多計算理論所做的變革性的貢獻

2011年

猶大·伯爾

Judea Pearl

人工智慧

2012年

莎菲·戈德瓦塞爾

希爾維奧·米卡利

Shafi Goldwasser

Silvio Micali

由於在密碼學和複雜理論領域做出創舉性工作

2013年

萊斯利·蘭伯特

Leslie Lamport

在提升計算機系統的可靠性及穩定性領域的傑出貢獻

2014年

麥可·斯通布雷克

Michael Stonebraker

對現代資料庫系統底層概念與實踐所做出的基礎性貢獻

2015年

惠特菲爾德·迪菲

馬丁·赫爾曼

Whitfield Diffie

Martin Hellman

這兩個人是非對稱加密的創始人

2016年

蒂姆·伯納斯·李

Tim Berners-Lee

全球資訊網的發明者

2017年

約翰·軒尼詩

大衛·帕特森

John Hennessy

David Patterson

開發了RISC微處理器並且讓這一概念流行起來的工程

2018年

約舒亞·本希奧

傑弗里·欣頓

揚·萊坎

Yoshua Bengio

Geoffrey Hinton

Yann LeCun

因在人工智慧深度學習方面的貢獻

2019年

——

艾德文·卡特姆

Patrick M. Hanrahan

Edwin E. Catmull

對3D計算機圖形學的貢獻,以及這些技術對電影製作和計算機生成圖像(CGI)等應用的革命性影響



對計算理論做出了諸多「根本性的、意義重大的」貢獻

首位獲獎的亞裔學者

姚期智,1946年12月24日出生於中國上海,計算機科學專家,2000年圖靈獎獲得者,美國國家科學院外籍院士、美國藝術與科學院外籍院士、中國科學院院士、中央研究院院士、香港科學院創院院士 ,清華大學交叉信息研究院院長,清華大學高等研究中心教授,香港中文大學博文講座教授,清華大學-麻省理工學院-香港中文大學理論計算機科學研究中心主任。

姚期智1967年獲得台灣大學物理學士學位;1972年獲得哈佛大學物理博士學位;1975年獲得伊利諾依大學計算機科學博士學位,之後先後在美國麻省理工學院數學系、史丹福大學計算機系、加州大學伯克利分校計算機系任助理教授、教授;1998年當選爲美國國家科學院院士;2000年獲得圖靈獎,是唯一獲得該獎的華人學者(截至2020年);2004年起在清華大學任全職教授,同年當選爲中國科學院外籍院士;2005年出任香港中文大學博文講座教授;2011年擔任清華大學交叉信息研究院院長;2015年當選爲香港科學院創院院士;2016年放棄美國國籍成爲中國公民,正式轉爲中國科學院院士。

姚期智的研究方向包括計算理論及其在密碼學和量子計算中的應用。在三大方面具有突出貢獻:1.創建理論計算機科學的重要次領域:通訊複雜性和僞隨機數生成計算理論;2.奠定現代密碼學基礎,在基於複雜性的密碼學和安全形式化方法方面有根本性貢獻;3.解決線路複雜性、計算幾何、數據結構及量子計算等領域的開放性問題並建立全新典範 。

1993年,姚期智最先提出量子通信複雜性,基本上完成了量子計算機的理論基礎。1995年,提出分布式量子計算模式,後來成爲分布式量子算法和量子通訊協議安全性的基礎。

姚期智獲得過美國工業與應用數學學會George Polya獎,美國計算機協會算法與計算理論分會Donald E.Knuth獎等榮譽。2000年,因爲姚期智對計算理論,包括僞隨機數生成,密碼學與通信複雜度的諸多貢獻,美國計算機協會(ACM)把該年度的圖靈獎授予他。姚期智成爲圖靈獎創立以來首位獲獎的亞裔學者。


2020 年8月4日,Frances E. Allen 去世,那天剛好是她 88 歲的生日。

作爲編譯程序組織 (compiler organization)和優化算法 (optimization algorithms)的先驅,Fran 對計算世界做出了開創性的貢獻。她在過程間分析和自動並行化方面的工作繼續處於編譯器研究的前沿。她成功地將這種技術轉化爲產品,如 STRETCH HARVEST 編譯器、COBOL 編譯器和 Parallel FORTRAN 產品,從而將這種科學轉化爲實踐。

Allen在科學的道路上探索奇妙之旅,獲得榮譽無數。1989年Allen當選爲IBM院士,這是IBM歷史上第一個女性獲得此殊榮。1995 年,她被任命爲IBM技術研究院院長。1997 年被選入WITI 名人堂,2000年IBM設立了以她的名字命名的「Frances E. Allen科技女性導師獎」。作爲美國國家工程學院院士、美國計算機學會會士,獲得過AWC頒發的Augusta Ada Lovelace獎,2006年度圖靈獎等諸多榮譽。

2006年的圖靈獎於07年2月21日給了75歲的IBM終生院士(IBM Fellow Emerita),Frances E. Allen。ACM的官方聲明說Frances因爲在編譯器優化的理論和實踐方面做出的開創性貢獻而獲獎。她的工作奠定了現代優化編譯器和自動並行化執行的基礎。於是2007年2月,圖靈獎歷史上第一位女英雄誕生。Frances是該獎項創立40年來的第一位女性得主。同時,她也是IBM歷史上第一位女院士。IBM Fellow是IBM的最高技術職位。

      


世界上第一台存儲式計算機EDSAC的研製者

第二屆圖靈獎授予英國皇家科學院院士、計算技術的先驅莫里斯·威爾克斯,以表彰他在設計與製造出世界上第一台存儲程序式電子計算機EDSAC以及其他許多方面的傑出貢獻。

威爾克斯1913年生於英國。中學時培養了對數學、物理和無線電的愛好,對組裝收音機十分入迷,且很快成了一個「小專家」。1931年他進入劍橋的聖約翰學院,1934年以優秀成績畢業。之後他獲得一個研究課題的合同,進入劍橋著名的卡文迪什實驗室工作。這個實驗室由於獲得諾貝爾物理獎的人數最多而有「諾貝爾獎的搖籃」的美稱。威爾克斯在這裡完成了他的博士論文,於 1938年10 月取得劍橋大學博士學位。

1946年5月,他獲得了馮.諾伊曼起草的EDVAC計算機的設計方案。便以EDVAC爲藍本設計自己的計算機並組織實施,起名爲EDSAC。在資金缺乏時,威爾克斯說服了倫敦一家麵包公司J. Lyons & Co.的老闆投資該項目。1949年5月,EDSAC首次試成功,它從紙帶上讀入一個生成平方表的程序並執行,正確地列印出了結果。作爲對投資的回報,Lyons公司取得了EDSAC的批量生產權,這就是於1951年正式投入市場的LEO計算機(Lyons Electronic Office ),通常被認爲是世界上第一個商品化的計算機型號,因此這也成了計算機發展史上一件趣事:第一家生產出商品化計算機的廠商原先竟是麵包房。在設計與建造EDSAC的過程中,威爾克斯創造和發明了許多新的技術和概念。諸如「變址」、「宏指令」、微程序設計、子例程及子例程庫、高速緩衝存儲器即Cache等等。所有這些都對現代計算機的體系結構和程序設計技術產生了深遠的影響。EDSAC和LEO計算機的成功奠定了威爾克斯作爲計算機大師和先驅在學術界的地位。


IBM360系列計算機的總設計師和總指揮

布魯克斯1931年生於北卡羅萊納州。1955年取得碩士學位,1956年取得計算機科學博士學位。然後進入IBM公司設立在紐約波凱普西的實驗室,該實驗室是IBM開發計算機的中心。20世紀60年代只有29歲的布魯克斯主持與領導了被稱爲人類從原子能時代進入資訊時代的標誌的IBM/360系列計算機的開發工作,取得輝煌成功,從而名噪一時。IBM/360的推出,也使IBM成爲名符其實的「蘭色巨人」, 布魯克斯也常被稱爲「IBM/360之父」。以後他作爲硬體和軟體的雙重專家和出色的教育家始終活躍在計算機舞台上,在計算機技術的諸多領域中都作出了巨大的貢獻。從某種意義上說,對於布魯克斯而言,圖靈獎是一個「遲到的榮譽」。布魯克斯是美國工程院院士,也是英國皇家學會和荷蘭皇家科學與藝術院的外籍院士。1987年他被ACM授予「傑出服務獎」,1995年他被ACM授予紐厄爾獎,加上1999年的圖靈獎,布魯克斯成爲繼克努特之後第二位同時擁有ACM三個獎項的計算機科學家。IEEE也先後向布魯克斯頒給三個獎項,即McDowell獎(1970)、計算機先驅獎(1982)和馮·諾伊曼獎(1993)。AFIPS在1989年授予布魯克斯Harry Goode獎。數據處理管理協會DPMA 1970年授予他「計算機科學」獎,並命名他爲該年度的風雲人物。1985年布魯克斯因在開發IBM/360上的傑出貢獻而榮獲全國技術獎章。物理學界的富蘭克林學會也曾授予布魯克斯Bower獎。


ALGOL語言和計算機科學的「催生者」

艾倫·佩利由於在ALGOL語言的定義和擴充上所作出的重大貢獻,以及在創始計算機科學教育,使計算機科學成爲一門獨立的學科上所發揮的巨大作用而成爲首屆圖靈獎當之無愧的獲得者。佩利1922年生於美國賓夕法尼亞洲。1942年在卡內基-梅隆大學化學專業畢業取得學士學位,後進入加州理工學院研究生院改學數學,並於1947年取得碩士學位,然後到麻省理工學院(MIT)攻讀博士學位,於1950年取得該學位。1951年,他在美國陸軍軍械部設在馬里蘭州的阿伯丁試驗基地內的”彈道研究實驗室”工作一年後回到MIT參加「旋風」(Whirlwind)計算機計劃,爲「旋風」編製程序。「旋風」是世界上第一台存儲程序式的並行計算機。佩利在「旋風」上工作到1952年9月,之後他來到普渡大學,在那裡他創建了全美大學中的第一個計算中心,開創了在大學中建立計算中心的先河。佩利和史密斯、佐輪、伊萬斯等人一起爲IBM 650設計與開發了新的代數語言和彙編語言。這些工作奠定了佩利作爲電腦程式設計語言的先行者的地位。1960年推出了Algol 60,它是程序設計語言發展史上的一個里程碑,標誌著程序設計語言由一種「技藝」轉而成爲一門「科學」,開拓了程序設計語言的研究領域,又爲後來軟體自動化的工作以及軟體可靠性問題的發展奠定了基礎。在Algol 58 和Algol 60的形成和修改過程中,佩利都起了核心和關鍵的作用。鑑於佩利在其中所起的巨大作用,被稱爲「使計算機科學成爲獨立學科的奠基人」。佩利說過這樣一句話:「任何名詞都可以變爲動詞」。其意思是說,任何遠大的理想、志向、抱負和對新事物的追求,通過努力和不懈的實踐,都是可以實現的。


FORTRAN和BNF的發明者

世界上第一個高級程序設計語言FORTRAN和最廣泛流行的元語言BNF的發明人約翰.巴克斯獲得了1977年的圖靈獎。巴克斯1924年生於美國費城。巴克斯被人稱爲「不知疲倦的發明家」。1953年,他向IBM的老闆提交了一個備忘錄,建議設計一種接近人類語言的程式語言代替機器語言,以從根本上提高編程效率,降低編程費用。經過巴克斯及其同事們的艱苦努力,1957年4月,Fortran的編譯器第一次在西屋電氣公司訂購的704計算機上成功運行,標誌著一個時代(機器語言編程時代)的結束,另一個時代(高級語言編程時代)的開始。作爲世界上第一個高級程序設計語言,它對其後出現的上千種高級程序設計語言都有或大或小的影響,它本身也經歷了許多重大的變革。巴克斯關注如何清晰地描述和表達語言這個問題,也就是要創建一個「元語言」。經過不懈探索,1959年6月,巴克斯提出了如今衆所周知的「巴克斯範式」BNF。巴克斯範式以遞歸方式描述語言中的各種成分,凡遵守其規則的程序就可保證語法上的正確性。BNF由於其簡潔、明了、科學而被廣泛接受,成爲描述各種程序設計語言的最常用的工具。巴克斯是美國科學院院士,也是美國工程院院士。除圖靈獎外,1967年被授予IEEE的W. W. McDowell獎;1975年被授予美國全國科學獎章;1994年美國工程院授予他Charles Stark Draper獎。

1983年圖靈獎獲得者:

肯尼思·湯普森和丹尼斯·里奇


C和UNIX的發明者

湯普森1943年生於紐奧良,由於愛好無線電,上加州大學伯克利分校時學電氣工程專業,於1965年取得學士學位,第二年又取得碩士學位。里奇1941年生於紐約州,中學畢業後進入哈佛大學學物理,並於1963年獲得學士學位。畢業後他在應用數學系攻讀博士學位,於1967年進入貝爾實驗室,與比他早一年到貝爾的湯普森會合,從此開始了他們長達數十年的合作。誰能想到,對整個軟體技術和軟體產業都產生了深遠影響的C語言和UNIX作業系統竟是湯普森和里奇在沒有任何資助的情況下悄悄干出來的。他們決心「要創造一個舒適、愉快的工作環境」,並於1971年底開發完成了UNIX。由於它採用了一系列先進的技術和措施,解決了一系列軟體工程的問題,使系統具有功能簡單實用,操作使用方便,結構靈活多樣的特點,成爲有史以來使用最廣的作業系統之一,也是關鍵應用中的首選作業系統。UNIX成爲後來的作業系統的楷模,也是大學作業系統課程的「示範標本」。UNIX採用一種無格式的文件結構,帶來了兩大好處:一是在說明文件時不必加進許多無關的「填充物」,二是任何程序的輸出可直接用作其他任何程序的輸入,不必經過轉換。後者稱爲「管道」,是UNIX首創。此外,把設備當作文件,從而簡化了設備管理。在這些方面,里奇發揮了很重要的作用,使UNIX獨具特色。UNIX成功的另一個重要因素是它的可移植性。正是里奇竭盡全力開發了C語言,並把UNIX用C重寫了一遍,才使它具有了可移植性。除圖靈獎外,湯普森和里奇還從兩個著名的雜誌那裡獲得獎勵和榮譽,一是1982年《電子學》周刊的「成就獎」破例授予了湯普森和里奇。二是Datamation月刊的「計算機名人堂」選中了湯普森和里奇。

PASCAL之父及結構化程序設計的創始者

沃思1934年生於瑞士北部,中學畢業後,進入蘇黎世工學院,1958年取得學士學位。之後他到加拿大的萊維大學深造, 1960年取得碩士學位。然後他到加利福尼亞的加州大學伯克利分校深造,1963年獲得博士學位。

沃思改進 Algol 60誕生了Euler。在B-5000計算機上完成交叉編譯程序,加快了 Algol W編譯器的開發,同時催生了一個新語言 PL 360。Algol W及 PL 360奠定了沃思作爲世界級程序設計語言大師的地位。他首先設計了 PASCAL語言。PASCAL在數據結構和過程控制結構方面都有很多創造。可以說,現代程序設計語言中常用的數據結構和控制結構絕大多數都是由PASCAL語言奠定基礎的,因此它在程序設計語言的發展史上具有承上啓下的重要里程碑的意義。

1971年,沃思發表了論文「通過逐步求精方式開發程序」,首次提出了「結構化程序設計」的概念,在程序設計領域引發了一場革命,成爲程序開發的一個標準方法。20世紀70年代中期,沃思成功開發了並發程序設計語言Modula,引入了「進程」概念。沃思還擴充BNF形成了EBNF,設計了更加直觀的「語法圖」,提出「數據結構十算法= 程序」這一著名公式。

ACM 1984年授予沃思圖靈獎,以獎勵他發明了多種影響深遠的程序設計語言,並提出結構化程序設計這一革命性概念。1987年ACM又授予他「計算機科學教育傑出貢獻獎」。IEEE也授予過沃思兩個獎項:1983年的 Emanual Piore獎和 1988年的計算機先驅獎。



「人工智慧之父」和框架理論的創立者

和麥卡錫一起發起「達特茅斯會議」並提出人工智慧概念的計算機科學家馬文.明斯基被授予了1969年度圖靈獎。這是第一位獲此殊榮的人工智慧學者。 明斯基1927年生於紐約市。他在小學和中學時,對電子學和化學表現出興趣。1946年他進入哈佛大學主修物理,但他選修的課程相當廣泛,從電氣工程、數學、到遺傳學等涉及多個學科專業,有一段時間他還在心理學系參加過課題研究。1951年他提出了關於思維如何萌發和形成的一些基本理論,並建造了一台學習機,名爲Snarc。Snarc是世界上第一個神經網絡模擬器,其目的是學習如何穿過迷宮,其組成包括40個「代理」(agent)和一個對成功給予獎勵的系統。基於agent的計算和分布式智能是當前人工智慧研究中的一個熱點,明斯基也許是最早提出agent概念的學者之一。1954年明斯基以題爲「神經網絡和腦模型問題」的博士論文取得博士學位。學成以後,留校工作3年,其間他與麥卡錫、香農等人一起發起並組織了成爲人工智慧起點的”達特茅斯會議”,在這個具有歷史意義的會議上,明斯基的Snarc,麥卡錫的α-β搜索法,以及西蒙和紐厄爾的「邏輯理論家」是會議的三個亮點。1958年,明斯基從哈佛轉至MIT,同時麥卡錫也由達特茅斯來到MIT與他會合,他們在這裡共同創建了世界上第一個人工智慧實驗室。明斯基在人工智慧方面的貢獻是多方面的。1975年他首創框架理論。其核心是以框架形式來表示知識。因爲它既是層次化的,又是模塊化的,在人工智慧界引起了極大的反響,成爲通用的知識表示方法被廣泛接受和應用。也成爲當前流行的一些專家系統開發工具和人工智慧語言的基礎。明斯基還把人工智慧技術和機器人技術結合起來,開發出了世界上最早的能夠模擬人活動的機器人Robot C,使機器人技術躍上了一個新台階。明斯基也是「虛擬實境」的倡導者。明斯基是美國科學院和美國工程院院士。除了獲得圖靈獎外,1989年他還獲得MIT所授予的Killian獎。1990年他獲得日本政府所設立的「日本獎」。


「人工智慧之父」和LISP語言的發明人

1971年的圖靈獎授予提出「人工智慧」這一術語並使之成爲一個重要的學科領域的史丹福大學教授約翰. 麥卡錫。

麥卡錫1927年出生。他是一個天賦很高的人。上初中時,他弄了一份加州理工大學的課程目錄,並自學了大學低年級的高等數學。這使他1944年進入加州理工學院後免修了頭兩年的數學課程。畢業後到普林斯頓大學研究生院深造,於1951年取得數學博士學位。麥卡錫在留校工作兩年後轉至史丹福大學,兩年後又去了達特茅斯學院。在那裡,他發起並成功舉辦了成爲人工智慧起點的有歷史意義的「達特茅斯會議」。1958年麥卡錫到MIT任職,與明斯基一起組建了世界上第一個人工智慧實驗室,並第一個提出了將計算機的批處理方式改造爲分時方式的建議,並推動MIT成立組織開展研究。其結果就是實現了世界上最早的分時系統–基於IBM 7094的CTSS和其後的MULTICS。麥卡錫雖於1962年離開MIT重返斯坦福,未能將此項目堅持到底,但學術界仍公認他是分時概念的創始人。 麥卡錫對人工智慧的興趣始於他讀研究生時。1948年9月,他參加了一個「腦行爲機制」的專題討論會。會上,馮.諾伊曼發表了一篇關於自複製自動機的論文,提出了可以複製自身的機器的設想,這激起了麥卡錫的極大興趣和好奇心,從此就開始嘗試在計算機上模擬人的智能。在達特茅斯會議前後,麥卡錫的主要研究方向是計算機下棋。下棋程序的關鍵是如何減少計算機考慮的棋步,爲此麥卡錫發明了著名的α-β搜索法。1959年,麥卡錫開發了著名的LISP語言,成爲人工智慧界第一個最廣泛流行的語言。

麥卡錫在20世紀50年代末研究的另一個課題是如何使程序能接受勸告從而改善其自身的性能。爲此他提出過一個名爲Advice Taker的系統的設想。這是世界上第一個體現知識獲取工具思想的系統,並於1968年建成。正是在Advice Taker的開發過程中,啓發麥卡錫提出了用「分時系統」代替「批處理系統」的建議,引發了計算機使用方式的一場革命。

除了人工智慧方面的研究和貢獻這外,麥卡錫也是最早對程序邏輯進行研究並取得成果的學者之一。20世紀70年代以後,麥卡錫開始研究非單調邏輯。1986年,麥卡錫在AI雜誌上就限制邏輯的應用發表了研究論文:「限制邏輯在常識知識形式化中的應用」,對倡導常識推理和常識研究起了十分重要的作用。


1994年圖靈獎獲得者:愛德華·費根鮑姆和芬伊·雷迪


大型人工智慧系統的開拓者

費根鮑姆1936年生於新澤西州。1952年,他進入卡內基-梅隆大學,在西蒙的指導下實現了一個模擬人在刺激——反應環境中記憶單詞時反應的程序,並以此完成了他的博士論文。之後,費根鮑姆到著名的英國國立物理實驗室NPL工作過一段時間,後又進入史丹福大學繼續其人工智慧的研究。費根鮑姆的重大貢獻在於:證明了實現智能行爲的主要手段在於知識,從而倡導了「知識工程」,並使其成爲人工智慧領域中取得實際成果最豐富、影響也最大的一個分支。1965年費根鮑姆與人合作,開發出世界上第一個專家系統程序DENDRAL。他領導的研究小組爲醫學、工程和國防等部門研製成功一系列實用的專家系統,如著名的醫學診療專家系統MYCIN。費根鮑姆有句名言:「知識中蘊藏著力量」。雷迪於1937年出生於印度首都新德里。1958年印度大學畢業後,去澳大利亞留學並獲碩士學位,之後到美國深造,於1966年獲得博士學位並加入美國國籍。雷迪於1966年參加了美國計算機協會ACM在洛杉礬舉行的向A.Perlis教授授予首屆圖靈獎的儀式。當時是史丹福大學研究生的雷迪十分激動,並暗下決心,也要在發展計算機科學技術上做出努力,多做貢獻。28年以後,雷迪果然也走上了圖靈獎的領獎台。雷迪主持過許多大型人工智慧系統的開發,取得了一系列引人注目的成就。如:防止高速公路上事故的Navlab,解決掃盲問題的LISTEN,火山探測機器人項目Dame,「自動機工廠」,雷迪還開創了一個他稱之爲「白領機器人學」的新的學科領域。

願我們以這些傑出人物爲榜樣,樹立遠大的專業理想,爲推動計算機科學技術的發展而努力奮鬥!