本書(shū)云集20位不同方向的頂尖科學(xué)家,共同探討圖靈計(jì)算思想的濫觴,特別是其對(duì)未來(lái)的重要影響。這些內(nèi)容不僅涵蓋我們熟知的計(jì)算機(jī)科學(xué)和人工智能領(lǐng)域,還涉及理論生物學(xué)等并非廣為人知的圖靈研究領(lǐng)域。本書(shū)作者邀請(qǐng)數(shù)理邏輯、可計(jì)算理論、密碼學(xué)、人工智能等領(lǐng)域的翹楚各自撰文,最終形成各具學(xué)術(shù)鋒芒的15章。如果你想追上甚至超越這位謎一般的天才,歡迎閱讀本書(shū),重溫歷史,開(kāi)啟未來(lái)。
圖靈是當(dāng)代計(jì)算科學(xué)巨擘,開(kāi)創(chuàng)了計(jì)算機(jī)科學(xué)和人工智能的基本理論,被稱為“計(jì)算機(jī)科學(xué)之父”和“人工智能之父”。本書(shū)是為紀(jì)念圖靈百年誕辰,由20位不同領(lǐng)域的科學(xué)家聯(lián)袂編寫,從不同側(cè)面探討圖靈計(jì)算思想的濫觴,展望這些科學(xué)思想的未來(lái)前景。中文版由世界著名數(shù)學(xué)家堵丁柱領(lǐng)銜的8位資深學(xué)者翻譯,譯文準(zhǔn)確傳達(dá)了原著的意義,兼顧中文的表達(dá),完美呈現(xiàn)了原著的精髓,堪稱中文譯作的精品。本書(shū)適合所有愿意了解圖靈思想和理解計(jì)算機(jī)科學(xué)和智能技術(shù)的讀者。
前 言
前言
The Once and Future Turing: Computing the World
這本書(shū)源于數(shù)理邏輯學(xué)家S巴里·庫(kù)珀的提議。在2007年時(shí),他已經(jīng)在籌劃一個(gè)會(huì)議,紀(jì)念阿蘭·圖靈一百周年誕辰,不過(guò),對(duì)于復(fù)興圖靈研究而言,這僅僅是他巨大的、充滿激情的奉獻(xiàn)的開(kāi)端。2009年,在編輯圖靈的一部新的極為重要的論文專輯時(shí),他(和我一起)向劍橋大學(xué)出版社提出了一個(gè)想法,出版一本關(guān)于“圖靈與計(jì)算之未來(lái)”的書(shū)。在與出版社的大衛(wèi)·特納拉赫和塞維亞·芭比娜接觸以后,巴里和我感覺(jué)這是個(gè)機(jī)會(huì),讓當(dāng)今頂尖的科學(xué)家們把圖靈遺產(chǎn)中動(dòng)人且有挑戰(zhàn)性的部分帶給廣大讀者。前言
The Once and Future Turing: Computing the World
這本書(shū)源于數(shù)理邏輯學(xué)家S巴里·庫(kù)珀的提議。在2007年時(shí),他已經(jīng)在籌劃一個(gè)會(huì)議,紀(jì)念阿蘭·圖靈一百周年誕辰,不過(guò),對(duì)于復(fù)興圖靈研究而言,這僅僅是他巨大的、充滿激情的奉獻(xiàn)的開(kāi)端。2009年,在編輯圖靈的一部新的極為重要的論文專輯時(shí),他(和我一起)向劍橋大學(xué)出版社提出了一個(gè)想法,出版一本關(guān)于“圖靈與計(jì)算之未來(lái)”的書(shū)。在與出版社的大衛(wèi)·特納拉赫和塞維亞·芭比娜接觸以后,巴里和我感覺(jué)這是個(gè)機(jī)會(huì),讓當(dāng)今頂尖的科學(xué)家們把圖靈遺產(chǎn)中動(dòng)人且有挑戰(zhàn)性的部分帶給廣大讀者。
2010年,我們確定了書(shū)名The Once and Future Turing,并且開(kāi)始約稿。這項(xiàng)計(jì)劃依靠的是巴里·庫(kù)珀擔(dān)任歐洲可計(jì)算性學(xué)會(huì)主席以及參與數(shù)不勝數(shù)的學(xué)術(shù)會(huì)議組織委員會(huì)所凝聚的網(wǎng)絡(luò)力量。更為重要的是,計(jì)劃中飽含他充滿智慧的探索,呈現(xiàn)了邏輯與現(xiàn)代物理以及人類科學(xué)之間的相互影響。巴里對(duì)于“Computing the World”有著獨(dú)到的見(jiàn)解,他將其作為副書(shū)名,并在書(shū)中五個(gè)部分的開(kāi)篇對(duì)其做了進(jìn)一步闡釋,這些都是他對(duì)本書(shū)的貢獻(xiàn)。我的貢獻(xiàn)(包括全書(shū)開(kāi)篇的引言)主要圍繞圖靈之曾經(jīng)(Turing Once),巴里則書(shū)寫了圖靈之未來(lái)(Turing Future)。
非常不幸,在本書(shū)準(zhǔn)備工作的最后階段,巴里突然去世了。特別令人難過(guò)的是,他沒(méi)能看到本書(shū)的出版。巴里誠(chéng)摯地感謝劍橋大學(xué)出版社的每個(gè)參與者,我也一樣。同時(shí),感謝撰寫各章的杰出作者們,他們慷慨地工作并且永遠(yuǎn)充滿耐心。這些章節(jié)從各個(gè)方面反射出時(shí)間與人類生命的奇跡,展現(xiàn)了一幅未來(lái)之景,如果圖靈和S巴里·庫(kù)珀還活著,這一定是他們希望看到的。
安德魯·霍奇斯
2016年1月
S. 巴里·庫(kù)珀
(S. Barry Cooper)
本書(shū)付梓前不幸逝世。生前為利茲大學(xué)數(shù)理邏輯教授,歐洲“可計(jì)算性學(xué)會(huì)”主席,“圖靈百年委員會(huì)”主席。他主編的Alan Turing: His Work and Impact一書(shū)曾榮獲2013年美國(guó)專業(yè)與學(xué)術(shù)杰出出版獎(jiǎng)。
安德魯·霍奇斯
(Andrew Hodges)
牛津大學(xué)數(shù)學(xué)研究所教授、高級(jí)研究員。他撰寫了暢銷全球的權(quán)威圖靈傳記Alan Turing: The Enigma,此書(shū)也是奧斯卡獲獎(jiǎng)影片《模仿游戲》的文學(xué)原本。
目錄
The Once and Future Turing: Computing the World
譯者序
前言
本書(shū)作者
本書(shū)譯者
引言/
第一部分置身可計(jì)算的世界,探索普適性數(shù)學(xué)
第1章算法、方程和邏輯/
◎馬丁·戴維斯
11方法概覽/
12例子:完全平方數(shù)集/
13一些關(guān)系/
14猜想變成定理的故事/
15通用方程/
16素?cái)?shù)和一個(gè)丑陋的多項(xiàng)式/
17邏輯/
18關(guān)于數(shù)學(xué)/
19關(guān)于朱莉婭·羅賓遜的電影/
附錄:不可解性定理的證明/
參考文獻(xiàn)/
第2章被遺忘的圖靈/
◎J M E 海蘭
21引言/
22唯一的學(xué)生/
23回憶/
24早年時(shí)光/
25學(xué)生與導(dǎo)師/
26中文翻譯/
27一個(gè)想法的產(chǎn)生/
28遠(yuǎn)見(jiàn)和反思/
29圖靈和類型論/
210圖靈的理論傾向/
211從未完稿的論文/
212圖靈的遺產(chǎn)/
參考文獻(xiàn)/
第3章圖靈和素?cái)?shù)/
◎安德魯 R布克
31素?cái)?shù)/
32大素?cái)?shù)/
321梅森素?cái)?shù)/
322電子時(shí)代的梅森素?cái)?shù)/
33素?cái)?shù)的分布/
331黎曼ζ函數(shù)/
332圖靈與黎曼猜想/
333形式化證明/
34今天與未來(lái)/
參考文獻(xiàn)/
第4章圖靈之后的密碼學(xué)和計(jì)算/
◎?yàn)趿Αっ?br />
41引言/
42密碼學(xué)/
421引言/
422密鑰的需求/
423安全性證明/
43計(jì)算/
44迪菲-赫爾曼密鑰協(xié)商協(xié)議/
441預(yù)備知識(shí)/
442有效的乘冪運(yùn)算/
443密鑰協(xié)商協(xié)議/
45群上的離散對(duì)數(shù)及其他計(jì)算問(wèn)題/
46離散對(duì)數(shù)算法/
461引言/
462大步小步算法/
463波利格-赫爾曼算法/
47抽象計(jì)算模型/
471動(dòng)機(jī)/
472計(jì)算模型/
473三種問(wèn)題類型/
48證明安全性:復(fù)雜度下界/
481引言/
482兩個(gè)引理/
483群作用和大步小步算法的最優(yōu)性/
484離散對(duì)數(shù)和波利格-赫爾曼算法的最優(yōu)性/
485Zn中的乘積計(jì)算和CDH問(wèn)題/
486DDH問(wèn)題/
487DL問(wèn)題到CDH問(wèn)題的一般歸約/
49結(jié)論/
致謝/
參考文獻(xiàn)/
第5章圖靈與恩尼格瑪統(tǒng)計(jì)學(xué)/
◎坎蒂V馬蒂亞, S巴里·庫(kù)珀
51引言/
52事例的權(quán)重與經(jīng)驗(yàn)貝葉斯/
53字母隊(duì)列/
531恩尼格瑪編碼描述/
532字母隊(duì)列的重要性/
54GCHQ解密的兩個(gè)重要的圖靈報(bào)告/
55圖靈的全局統(tǒng)計(jì)觀/
551統(tǒng)計(jì)學(xué)和抽象層次/
552擴(kuò)展信息分層/
56形態(tài)發(fā)生、統(tǒng)計(jì)和圖靈的人工智能/
參考文獻(xiàn)/
第二部分過(guò)程計(jì)算而非計(jì)算大腦
第6章圖靈的洞察/
◎斯蒂芬·沃爾弗拉姆
參考文獻(xiàn)/
第7章外設(shè)計(jì)算和內(nèi)生計(jì)算/
◎克里斯托夫·托伊舍
71自頂向下和自底向上的設(shè)計(jì)/
72內(nèi)生計(jì)算和外設(shè)計(jì)算/
73圖靈的自底向上計(jì)算模式/
74從內(nèi)生計(jì)算到外設(shè)計(jì)算/
75展望/
參考文獻(xiàn)/
第8章遲鈍呆板的人類遇見(jiàn)頂級(jí)機(jī)器翻譯家/
◎侯世達(dá)
第三部分通向計(jì)算生命的逆向工程之路
第9章圖靈理論之發(fā)育模式形成/
◎菲利普K梅尼,托馬斯E伍利,埃蒙A加夫尼,露絲E貝克
91引言/
92發(fā)育的應(yīng)用場(chǎng)景/
93圖靈理論的擴(kuò)展/
94關(guān)于圖靈模型的爭(zhēng)議/
95圖靈的影響/
致謝/
參考文獻(xiàn)/
第10章走鋼絲繩:圖靈形態(tài)發(fā)生學(xué)中分層不穩(wěn)定性的困境/
◎理查德·高登
致謝/
參考文獻(xiàn)/
第四部分量子計(jì)算的生物學(xué)、思維和推廣
第11章回答笛卡兒:超越圖靈/
◎斯圖亞特·考夫曼
111引言/
112機(jī)器思維/
113思維、意識(shí)和機(jī)器思維/
1131回答笛卡兒/
1132封閉式量子系統(tǒng)和雙縫實(shí)驗(yàn)/
1133開(kāi)放式量子系統(tǒng)/
1134穩(wěn)定的域/
1135非算法的、非確定性的、非隨機(jī)的反圖靈系統(tǒng)/
1136負(fù)責(zé)任的自由意志/
1137回答笛卡兒:思維如何在大腦中活動(dòng)/
1138潛能和廣延實(shí)體通過(guò)量子測(cè)量相聯(lián)系/
1139意識(shí)是什么/
11310感受性與量子測(cè)量的關(guān)系/
11311最前端的大腦/
11312量子糾纏、薩穆利的觀點(diǎn)和捆綁問(wèn)題/
11313反圖靈系統(tǒng)的編程/
114結(jié)論/
附言/
致謝/
參考文獻(xiàn)/
第12章量子圖靈機(jī)中的幽靈/
◎斯科特·阿倫森
121引言/
1211“自由意志”與“自由”/
1212關(guān)于本章標(biāo)題的注釋/
1213閱讀本章所需的知識(shí)水平/
122常見(jiàn)問(wèn)題/
1221狹窄的科學(xué)主義/
1222偷梁換柱/
1223相容論/
1224量子夢(mèng)話/
1225大腦上傳:誰(shuí)會(huì)在乎/
1226決定論與可預(yù)測(cè)性/
1227量子力學(xué)與隱藏變量/
1228結(jié)果論證/
1229預(yù)測(cè)悖論/
12210奇點(diǎn)主義/
12211利貝實(shí)驗(yàn)/
12212心靈和道德/
123奈特不確定性和物理/
1231奈特不確定性/
1232量子力學(xué)與不可克隆定理/
1233自由比特構(gòu)想/
1234放大與大腦/
1235反對(duì)假想小人/
124從內(nèi)而外的自由/
1241協(xié)調(diào)問(wèn)題/
1242微觀事實(shí)與宏觀事實(shí)/
125進(jìn)一步的反對(duì)意見(jiàn)/
1251廣告商異議/
1252天氣異議/
1253沙鼠異議/
1254初始狀態(tài)異議/
1255維格納的朋友異議/
126與彭羅斯觀點(diǎn)的比較/
127應(yīng)用到玻爾茲曼大腦上/
128指代和自由比特/
129自由比特構(gòu)想能被證偽嗎/
1210結(jié)論/
致謝/
附錄A定義“自由”/
附錄B預(yù)測(cè)和柯?tīng)柲曷宸驈?fù)雜度/
附錄C奈特量子態(tài)/
參考文獻(xiàn)/
第五部分神諭、無(wú)限計(jì)算和心智的物理學(xué)
第13章圖靈的“神諭”:從絕對(duì)可計(jì)算性到相對(duì)再返回/
◎所羅門·費(fèi)弗曼
131引言/
132“絕對(duì)”有效可計(jì)算性/
1321機(jī)器和遞歸函數(shù)/
1322部分遞歸函數(shù)/
1323有效不可解問(wèn)題和歸約方法/
133自然數(shù)的相對(duì)有效可計(jì)算性/
1331圖靈的“神諭”和圖靈可歸約性/
1332遞歸可枚舉集合、不可解度和波斯特問(wèn)題/
1333波斯特問(wèn)題的解和度理論的繁榮/
134自然數(shù)的一致相對(duì)可計(jì)算性/
1341相對(duì)計(jì)算過(guò)程和局部遞歸泛函數(shù)/
1342遞歸論/
1343自然數(shù)上有限類型的局部遞歸泛函數(shù)/
135廣義遞歸論/
1351背景與概述/
1352集合和序數(shù)上的可計(jì)算性/
1353一般結(jié)構(gòu)上的可計(jì)算性/
136在真實(shí)計(jì)算中相對(duì)可計(jì)算性概念的角色/
1361計(jì)算實(shí)踐和計(jì)算理論/
1362內(nèi)置函數(shù)和黑盒/
1363編程函數(shù)方面/
1364抽象數(shù)據(jù)類型/
1365復(fù)雜性的度/
1366結(jié)論/
附言/
參考文獻(xiàn)/
第14章圖靈超越:超越事件視界/
◎P D 韋爾奇
141起源/
142極限可判定/
143MH時(shí)空/
144無(wú)窮序數(shù):超越算術(shù)/
145回到MH時(shí)空/
1460心智/
147無(wú)限時(shí)間圖靈機(jī)/
148寄存器機(jī)和其他推廣/
149結(jié)論/
參考文獻(xiàn)/
第15章為數(shù)學(xué)思維建模的嘗試/
◎羅杰·彭羅斯
151圖靈的順序邏輯/
152數(shù)學(xué)之信任/
153數(shù)學(xué)理解所基于的物理過(guò)程/
154П語(yǔ)句/
155謹(jǐn)慎神諭/
156謹(jǐn)慎神諭裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)/
157對(duì)于謹(jǐn)慎神諭裝置的哥德?tīng)栃投ɡ?
158物理含義/
參考文獻(xiàn)/
后記/