Alan Turing(艾伦·图灵)-现代计算机之父
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艾伦·马西森·图灵 (1912年6月23日 -1954年6月7日）是一位英国数学家、计算机科学家、逻辑学家、密码分析学家、哲学家和理论生物学家。 图灵在理论计算机科学的发展中具有很大的影响力，用图灵机提供了算法和计算概念的形式化，可以被认为是通用计算机的模型。 他被广泛认为是理论计算机科学和人工智能之父
图灵出生于伦敦麦达维尔，在英格兰南部长大。他毕业于剑桥大学国王学院，获得数学学位。当他还是剑桥大学的研究员时，他发表了一份证明，证明一些纯数学的是非问题永远无法通过计算来回答。他定义了图灵机并证明了图灵机的停机问题是不可判定的。 1938年，他在普林斯顿大学数学系获得博士学位。
第二次世界大战期间，图灵在布莱切利公园的政府密码和密码学校工作，这是英国产生超智能的密码破译中心。他曾一度领导Hut 8部门，该部门负责德国海军密码分析。在这里，他设计了许多加速破译德国密码的技术，包括对战前波兰炸弹方法的改进，这是一种可以找到恩尼格玛密码机设置的机电机器。图灵在破解截获的编码信息方面发挥了至关重要的作用，使盟军能够在许多关键战役中击败轴心国，包括大西洋之战。
战后，图灵在国家物理实验室工作，在那里他设计了自动计算引擎，这是存储程序计算机的首批设计之一。 1948年，图灵加入了曼彻斯特维多利亚大学马克斯·纽曼的计算机实验室，在那里他帮助开发了曼彻斯特计算机，并对数学生物学产生了兴趣。他写了一篇关于形态发生的化学基础的论文并预测了振荡化学反应，例如在 20 世纪 60 年代首次观察到的Belousov-Zhabotinsky 反应。尽管取得了这些成就，图灵在其一生中从未在英国得到充分认可，因为他的大部分工作都受到《官方保密法》的保护。
图灵于1952年因同性恋行为而被起诉。他接受了DES激素治疗，这种手术通常被称为化学阉割，作为监狱的替代方案。图灵于 1954 年 6 月 7 日死于氰化物中毒，距离他 42 岁生日还有 16 天。调查确定他的死亡为自杀，但值得注意的是，已知的证据也与意外中毒相符。在 2009 年的一场公开运动之后，英国首相戈登·布朗代表政府就“[图灵]受到的令人震惊的对待方式”正式公开道歉。英国女王伊丽莎白二世于 2013 年给予死后赦免。“艾伦·图灵法”一词现在被非正式地用来指英国 2017 年的一项法律，该法律追溯性地赦免了根据禁止同性恋行为的历史立法被警告或定罪的男性。
图灵拥有丰富的遗产，包括他的雕像和许多以他命名的事物，包括年度计算机科学创新奖。他出现在当前英格兰银行发行的 50 英镑纸币上，该纸币于 2021 年 6 月 23 日发行，恰逢他的生日。2019 年 BBC 的一部连续剧经观众投票，将他评为 20 世纪最伟大的人。
早年生活和教育
伦敦麦达谷的英国遗产牌匾，标志着 1912 年图灵的出生地
图灵出生于伦敦的麦达维尔，当时他的父亲朱利叶斯·马西森·图灵正从位于查特拉普尔的英属印度政府印度公务员部门(ICS)休假，当时担任马德拉斯总统府，目前在奥里萨邦，印度。图灵的父亲是一位牧师约翰·罗伯特·图灵牧师的儿子，他来自苏格兰的一个商人家庭，该家庭的总部设在荷兰，其中包括一位从男爵。图灵的母亲，朱利叶斯的妻子，是埃塞尔·萨拉·图灵（娘家姓 斯托尼），是马德拉斯铁路总工程师爱德华·沃勒·斯托尼的女儿。斯托尼家族是来自蒂珀雷里郡和朗福德郡的一个新教盎格鲁-爱尔兰贵族家庭，而埃塞尔本人则在克莱尔郡度过了大部分童年时光。朱利叶斯和埃塞尔于 1907 年 10 月 1 日在都柏林克莱德路的巴塞洛缪教堂结婚。
朱利叶斯在 ICS 的工作将全家带到了英属印度，他的祖父曾是孟加拉陆军的一名将军。然而，朱利叶斯和埃塞尔都希望他们的孩子在英国长大，因此他们搬到了伦敦的麦达维尔，艾伦·图灵于 1912 年 6 月 23 日出生于此，房子外面的一块蓝色牌匾记录了这一点他出生时，后来的柱廊酒店。图灵有一个哥哥约翰·费里尔·图灵，他是图灵家族第十二代男爵约翰·德莫特·图灵爵士的父亲。
在图灵的童年时期，图灵父亲的公务员委员会仍然活跃，他的父母往返于英国的黑斯廷斯和印度之间，留下他们的两个儿子和一对退役陆军夫妇住在一起。在黑斯廷斯，图灵住在滨海圣伦纳德上迷宫山的巴斯顿旅馆，现在标有蓝色牌匾。该牌匾于 2012 年 6 月 23 日图灵诞辰一百周年纪念日揭幕。
图灵在很小的时候就表现出了天才的迹象，后来他也显着地展示了这一点。他的父母于 1927 年在吉尔福德购买了一套房子，图灵在学校放假期间住在那里。该位置还标有蓝色牌匾。
学校
图灵的父母从六岁到九岁期间就让他在圣迈克尔小学就读，这是一所位于滨海圣伦纳德查尔斯路 20 号的小学。校长认可了他的才华，并指出她“......有聪明的男孩和勤奋的男孩，但艾伦是一个天才”。
1922 年 1 月至 1926 年间，图灵在黑泽尔赫斯特预备学校 (Hazelhurst Preparatory School) 接受教育，这是一所位于萨塞克斯 (现东萨塞克斯)弗兰特村的私立学校。1926 年，13 岁的他进入舍伯恩学校 (Sherborne School)，这是一所位于多塞特郡舍伯恩集镇的独立寄宿学校，他寄宿在 Westcott House。学期的第一天恰逢1926 年英国大罢工，但图灵决心参加，他独自骑着自行车从南安普敦60 英里（97 公里）到达舍伯恩，并在一家旅馆过夜。
图灵对数学和科学的天生倾向并没有为他赢得舍伯恩大学一些老师的尊重，他们对教育的定义更强调经典。他的校长写信给他的父母：“我希望他不要左右为难。如果他要留在公立学校，他必须以受教育为目标。如果他只想成为一名科学专家，那么他就是在浪费时间。”一所公立学校”。尽管如此，图灵继续在他热爱的研究中表现出非凡的能力，在 1927 年甚至没有学习过初等微积分就解决了高级问题。 1928年，16岁的图灵接触到了阿尔伯特·爱因斯坦的作品；他不仅掌握了这一点，而且有可能从一篇从未明确阐述过的文本中推导出爱因斯坦对牛顿运动定律的质疑。
克里斯托弗·莫科姆
在舍伯恩，图灵与同学克里斯托弗·科兰·莫科姆（Christopher Collan Morcom，1911 年 7 月 13 日至 1930 年 2 月 13 日）建立了深厚的友谊，莫科姆被称为图灵的初恋。他们的关系为图灵未来的努力提供了灵感，但莫科姆于 1930 年 2 月因牛结核病并发症去世而中断，这种病是在几年前饮用受感染的牛奶后感染的。
这件事给图灵带来了巨大的悲痛。他通过更加努力地研究他与莫科姆分享的科学和数学主题来应对悲伤。图灵在写给莫尔科姆的母亲弗朗西斯·伊索贝尔·莫尔科姆（娘家姓斯旺）的信中写道：
我确信我在任何地方都找不到另一个如此才华横溢、如此迷人、不自负的伴侣。我认为我对工作的兴趣，以及对天文学（他向我介绍的）等事物的兴趣，是可以与他分享的东西，我想他对我也有同样的感觉……我知道我必须投入尽可能多的精力即使对我的工作没有像他还活着那样感兴趣，因为那是他希望我做的事情。
图灵与莫科姆母亲的关系在莫科姆去世后很长一段时间内仍然存在，她给图灵送礼物，图灵则寄信，通常是在莫科姆的生日那天。莫科姆逝世三周年纪念日前一天（1933年2月13日），他写信给莫科姆夫人：
我希望当你收到这封信时，你会想到克里斯。我也会的，这封信只是想告诉你，明天我会想起克里斯和你。我确信他现在和在这里时一样快乐。你深情的艾伦。
有人推测莫科姆的死是图灵的无神论和唯物主义 的原因。显然，在他生命的这个阶段，他仍然相信诸如灵魂、独立于身体和不死之身等概念。图灵在后来写给莫科姆母亲的信中写道：
就我个人而言，我认为精神确实与物质永恒地联系在一起，但肯定不是同一种身体……至于精神与身体之间的实际联系，我认为身体可以保持“精神”，而身体则可以保持“精神”。活着并且清醒，两者紧密相连。当身体睡着时，我无法猜测会发生什么，但是当身体死亡时，身体承载精神的“机制”就消失了，而精神迟早会找到一个新的身体，也许是立即。
大学和可计算性工作
从舍伯恩毕业后，图灵申请了几所剑桥大学的奖学金，包括三一学院和国王学院，最终获得了每年 80 英镑的奖学金（相当于 2023 年约 4,300 英镑），在后者学习。在那里，图灵学习了附表 B 中的本科课程（即为期三年的数学 Tripos的第一部分和第二部分，在第三年末有额外的课程，因为第三部分才出现） 1934 年作为独立学位）从 1931 年 2 月到 1934 年 11 月在剑桥大学国王学院学习，在那里他获得了数学一等荣誉。他在大四时写的论文《论高斯误差函数》于 1934 年 11 月发表（截止日期为 12 月 6 日），证明了中心极限定理的一个版本。最终于 1935 年 3 月 16 日被接受。同年春天，图灵开始了他的硕士课程（第三部分）——他于 1937 年完成了课程——同时，他发表了他的第一篇论文，一篇单页文章称为“左右几乎周期的等价性” （4 月 23 日发送），刊登在《伦敦数学会杂志》第十卷上。同年晚些时候，图灵凭借其论文当选为国王学院院士。 然而，图灵不知道的是，他在论文中证明的这个定理版本已于 1922 年被Jarl Waldemar Lindeberg证明。尽管如此，委员会还是认为图灵的方法具有原创性，因此认为这项工作值得考虑获得奖学金。艾布拉姆·贝西科维奇（Abram Besicovitch）向委员会提交的报告甚至表示，如果图灵的工作早于林德伯格的工作发表，那将是“当年数学文献中的一个重要事件”。
1935 年春至 1936 年间，图灵与丘奇同时期，从哥德尔的不完备性定理开始研究问题的可判定性。 1936 年 4 月中旬，图灵向马克斯·纽曼发送了他的调查初稿打字稿。同月，阿朗佐·丘奇发表了他的《基本数论无法解决的问题》，其结论与图灵当时尚未发表的著作相似。最终，同年 5 月 28 日，他完成并发表了长达 36 页的论文，题为《论可计算数，及其对 Entscheidungsproblem 的应用》。该论文分两部分发表在《伦敦数学会学报》杂志上，第一部分于11月30日，第二部分于12月23日。 在这篇论文中，图灵重新阐述了库尔特·哥德尔1931 年关于证明和计算极限的结果，用后来被称为图灵机的形式和简单的假设设备取代了哥德尔基于通用算术的形式语言。 Entscheidungsproblem （决策问题）最初由德国数学家David Hilbert在 1928 年提出。图灵证明，他的“通用计算机”如果可以表示为算法，就能够执行任何可以想象的数学计算。他接着证明了决策问题没有解决方案，首先表明图灵机的停止问题是不可判定的：不可能通过算法来决定图灵机是否会停止。这篇论文被称为“无疑是历史上最有影响力的数学论文”。
图灵于 1931 年在剑桥大学国王学院读本科，并于 1935 年成为院士。计算机室以他的名字命名。
尽管图灵的证明是在Alonzo Church使用他的lambda 演算的等效证明之后不久发表的，图灵的方法比 Church 的方法更容易理解和直观。它还包括“通用机器”的概念（现在称为通用图灵机），其思想是这样的机器可以执行任何其他计算机的任务（实际上可以执行丘奇的 lambda 演算）。根据Church-Turing 论文，图灵机和 lambda 演算能够计算任何可计算的东西。约翰·冯·诺依曼承认现代计算机的核心概念源于图灵的论文。直到今天，图灵机仍然是计算理论研究的中心对象。
从1936年9月到1938年7月，图灵大部分时间都在普林斯顿大学丘奇的指导下学习，第二年作为简·伊丽莎·普罗克特访问学者。除了纯粹的数学工作之外，他还研究了密码学，并构建了机电二进制乘法器的四级中的三级。1938年6月，获得普林斯顿大学数学系博士学位； 他的论文《基于序数的逻辑系统》，[65] [66]介绍了序数逻辑的概念和相对计算的概念，其中图灵机通过所谓的预言机进行了增强，允许研究以下问题：图灵机无法解决。约翰·冯·诺依曼想聘请他作为博士后助理，但他回到了英国。
职业和研究
当图灵回到剑桥时，他参加了路德维希·维特根斯坦1939 年关于数学基础的讲座。这些讲座是根据学生的笔记逐字重构的，包括图灵和其他学生的感叹词。图灵和维特根斯坦争论和分歧，图灵捍卫形式主义，维特根斯坦提出他的观点：数学并没有发现任何绝对真理，而是发明了它们。
密码分析
第二次世界大战期间，图灵是布莱切利公园破译德国密码的主要参与者。历史学家和战时密码破译者阿萨·布里格斯(Asa Briggs)曾说过：“你需要非凡的才能，你需要布莱奇利的天才，而图灵就是这样的天才。”
从 1938 年 9 月起，图灵在英国密码破译组织政府密码与密码学校(GC&CS)兼职工作。他与高级 GC&CS 密码破译员Dilly Knox一起专注于纳粹德国使用的Enigma 密码机的密码分析。 1939 年 7 月在华沙附近举行的会议上，波兰密码局向英国和法国提供了恩尼格玛密码机转子接线的详细信息以及解密恩尼格玛密码机消息的方法，不久之后，图灵和诺克斯开发了一种更广泛的解决方案。[73]波兰的方法依赖于不安全的指示程序，德国人可能会改变这一程序，事实上他们在 1940 年 5 月就这样做了。图灵的方法更为通用，使用基于婴儿床的解密，为此他生成了炸弹的功能规格（波兰Bomba的改进）
图灵于 1939 年和 1940 年在这里工作，之后搬到Hut 8。
1939 年 9 月 4 日，即英国对德宣战的第二天，图灵向 GC&CS 的战时基地布莱切利公园报到。与所有来到布莱奇利的其他人一样，他被要求签署《官方保密法》，其中他同意不透露任何有关他在布莱奇利工作的信息，违反该法案将受到严厉的法律处罚。[76]
指定炸弹是图灵在战争期间取得的五项重大密码分析进展中的第一项。其他的有：推导德国海军使用的指示程序；开发一种名为Banburismus的统计程序，以更有效地利用炸弹；开发了一种名为Turingery的程序，用于计算Lorenz SZ 40/42 ( Tunny ) 密码机轮子的凸轮设置，并在战争即将结束时，在Hanslope Park开发了代号为Delilah的便携式安全语音扰频器。
通过使用统计技术来优化密码破译过程中不同可能性的尝试，图灵对该学科做出了创新性的贡献。他写了两篇讨论数学方法的论文，题为“概率在密码学中的应用” 和“重复统计论文” ，这些论文对 GC&CS 及其后继者GCHQ非常有价值，直到它们才被发布到英国国家档案馆。 2012 年 4 月，在他诞辰一百周年前不久。一位“自称理查德”的 GCHQ 数学家当时表示，这些内容在大约 70 年来一直受到《官方保密法》的限制这一事实证明了它们的重要性以及它们与战后密码分析的相关性：
[他]说，内容受到限制的事实“表明它对于我们学科的基础具有多么重要的重要性”。 ...论文详细介绍了如何使用“数学分析来尝试确定哪些是更可能的设置，以便可以尽快尝试它们”。 ……理查德表示，政府通信总部现在已经从这两篇论文中“榨取了汁液”，并“很高兴它们被发布到公共领域”。
图灵在布莱奇利公园以古怪着称。他被同事们称为“教授”，而他关于恩尼格玛密码机的论文被称为“教授之书”。[82] [83]根据历史学家罗纳德·勒温 (Ronald Lewin)的说法，与图灵一起工作的密码分析学家 杰克·古德 (Jack Good)谈到他的同事时说：
每年六月的第一周，他都会患上严重的花粉热，他会戴着防毒面具骑自行车去办公室，以阻挡花粉。他的自行车有一个毛病：链条每隔一段时间就会脱落。他没有修理它，而是数着踏板转动的次数，然后及时下车用手调整链条。他的另一个怪癖是，他将杯子拴在散热器管道上，以防止它被偷。
彼得·希尔顿 (Peter Hilton)在《美国数学世纪》的《布莱切利园回忆录》中讲述了他在Hut 8中与图灵一起工作的经历：
遇到真正的天才是一次难得的经历。我们这些有幸生活在学术界的人都熟悉才华横溢的同事所提供的智力刺激。我们可以欣赏他们与我们分享的想法，并且通常能够理解其来源；我们甚至常常相信我们自己可以创造这样的概念并产生这样的想法。然而，分享天才的智力生活的体验则完全不同。人们意识到自己面对的是一种智慧，一种如此深刻和独创性的情感，让人充满惊奇和兴奋。艾伦·图灵是一位天才，而那些像我一样，因第二次世界大战的奇怪紧急情况而创造出令人惊讶和意想不到的机会，能够将图灵视为同事和朋友的人永远不会忘记那段经历，也不会忘记。我们永远会失去它给我们带来的巨大好处。
希尔顿在 Nova PBS纪录片《解码纳粹秘密》中也表达了类似的想法。
在布莱切利工作期间，图灵是一位才华横溢的长跑运动员，当需要参加会议时，他偶尔会跑 40 英里（64 公里）前往伦敦，并且他有能力达到世界级的马拉松标准]图灵曾参加1948年英国奥运代表队的选拔，但因伤而受阻。他的马拉松选拔赛时间仅比英国银牌得主托马斯·理查兹的奥运会比赛成绩2小时35分钟慢了11分钟。他是沃尔顿运动俱乐部最好的跑步者，这一事实是在他独自跑步超越小组时发现的。当被问到为什么他训练时这么努力时，他回答说：
由于反事实历史的问题，很难估计超智能对战争的精确影响。然而，官方战争历史学家哈里·欣斯利 (Harry Hinsley)估计，这部作品将欧洲战争缩短了两年多，并挽救了超过 1400 万人的生命。
战争结束时，一份备忘录被发送给所有在布莱切利公园工作过的人，提醒他们《官方保密法》规定的沉默守则并没有随着战争而结束，而是会无限期地持续下去。因此，尽管图灵于 1946 年因其战时贡献而被乔治六世国王任命为大英帝国军官勋章(OBE) ，但他的工作多年来一直保密。
邦贝
在到达布莱奇利公园后的几周内，图灵指定了一种名为“炸弹”的机电机器，它可以比波兰的“炸弹”更有效地破译恩尼格玛密码，而它的名字就是由此而来。经过数学家戈登韦尔奇曼建议的改进后，炸弹成为主要工具之一，也是主要的自动化工具，用于攻击恩尼格玛加密消息。
位于布莱奇利公园的国家计算机博物馆内现藏有一枚炸弹的工作复制品
炸弹使用合适的婴儿床（可能的明文片段）搜索用于恩尼格玛消息的可能正确设置（即转子顺序、转子设置和插线板设置）。对于转子的每种可能的设置（对于四转子 U 型潜艇来说，其具有大约 10 19种状态，或 10 22种状态）， 炸弹根据婴儿床执行了一系列逻辑推论，实现了机电式。
炸弹检测到矛盾何时发生，并排除了该设置，继续进行下一个设置。大多数可能的设置都会引起矛盾并被丢弃，只留下少数可以详细研究的设置。当加密的字母被转回同一个明文字母时，就会出现矛盾，而这对于恩尼格玛来说是不可能的。第一枚炸弹于 1940 年 3 月 18 日安装。
今天的行动
到 1941 年底，图灵和他的密码分析同事戈登·韦尔奇曼 (Gordon Welchman)、休·亚历山大(Hugh Alexander)和斯图尔特·米尔纳-巴里(Stuart Milner-Barry)都感到沮丧。在波兰人工作的基础上，他们建立了一个良好的解密恩尼格玛信号的工作系统，但他们有限的人员和炸弹意味着他们无法翻译所有信号。夏季，他们取得了相当大的成功，每月的运输损失已降至10万吨以下；然而，他们急需更多资源来跟上德国的调整。他们试图通过适当的渠道招募更多的人员并资助更多的炸弹，但失败了。
10 月 28 日，他们直接写信给温斯顿·丘吉尔解释他们的困难，图灵是第一个点名的。他们强调，与部队投入的大量人力和资金以及他们可以向部队提供的援助水平相比，他们的需求是多么小。[102]正如图灵传记作者安德鲁·霍奇斯（Andrew Hodges）后来所写的那样，“这封信产生了电击效应。” 丘吉尔给伊斯梅将军写了一份备忘录，其中写道：“今天就行动。确保他们拥有他们想要的一切，并向我报告这一切已经完成。” 11 月 18 日，特勤局局长报告说，正在采取一切可能的措施。布莱奇利公园的密码学家并不知道首相的反应，但正如米尔纳-巴里回忆的那样，“我们所注意到的是，几乎从那天起，崎岖的道路就奇迹般地变得平坦了。” 到战争结束时，已有两百多枚炸弹投入使用。
图灵决定解决破解德国海军使用恩尼格玛密码机这一特别困难的问题，“因为没有其他人对此采取任何行动，而我可以自己拥有它”。 1939年12月，图灵解决了海军指标系统的基本部分，该系统比其他军种使用的指标系统更复杂。
同一天晚上，他还构想了Banburismus的想法，这是一种序贯统计技术（亚伯拉罕·沃尔德后来称之为序贯分析），以帮助破解海军之谜，“尽管我不确定它在实践中是否有效，而且也没有，事实上，直到有些日子才真正破裂”。为此，他发明了一种衡量证据权重的方法，他称之为禁令。Banburismus可以排除恩尼格玛转子的某些序列，从而大大减少测试炸弹设置所需的时间。后来，这种使用分班（禁令的十分之一）积累足够证据权重的顺序过程被用于洛伦兹密码的密码分析。
1942 年 11 月，图灵前往美国，与美国海军密码分析专家一起在华盛顿建造海军恩尼格玛密码机和炸弹。他还参观了他们位于俄亥俄州代顿的计算机实验室。
图灵对美国炸弹设计的反应远非热情：
美国 Bombe 计划生产 336 辆 Bombe，每个车轮订单一辆。我曾经对这个计划所暗示的Bombe小屋惯例的概念暗自微笑，但认为指出我们不会真正以这种方式使用它们并没有什么特别的目的。他们的（换向器）测试很难被认为是结论性的，因为他们没有测试电子止动装置的弹跳。似乎没有人被告知有关棍棒、官员或班布里姆斯的事，除非他们真的打算对此采取行动。
在此期间，他还协助贝尔实验室开发安全语音设备。他于 1943 年 3 月返回布莱奇利公园。在他缺席期间，休·亚历山大正式担任 Hut 8 的负责人，尽管亚历山大实际上已经担任负责人有一段时间了（图灵对日常工作没什么兴趣）该部分的日运行）。图灵成为布莱切利公园的密码分析总顾问。
亚历山大这样评价图灵的贡献：
毫无疑问，图灵的工作是 Hut 8 成功的最大因素。早期，他是唯一一个认为这个问题值得解决的密码学家，他不仅主要负责小屋内的主要理论工作，而且还与韦尔奇曼和基恩分享了炸弹发明的主要功劳。总是很难说谁是“绝对不可或缺”的，但如果说有谁是 Hut 8 不可或缺的，那就是图灵。当后来的经验和惯例让一切看起来都很容易时，先驱者的工作总是容易被遗忘，而我们 Hut 8 中的许多人都觉得图灵的贡献的巨大程度从未被外界充分认识到。
图林格里
1942 年 7 月，图灵设计了一种称为Turingery（或戏称为Turingismus ）的技术，用于对抗德国新型Geheimschreiber （秘密写入器）机器产生的洛伦兹密码消息。这是布莱切利公园的一个电传打字机转子密码附件，代号为“金枪鱼” 。 Turingery 是一种车轮破碎方法，即一种计算 Tunny 车轮凸轮设置的程序。他还将 Tunny 团队介绍给汤米·弗劳尔斯 (Tommy Flowers) ，汤米·弗劳尔斯 (Tommy Flowers) 在马克斯·纽曼 ( Max Newman)的指导下，继续建造了Colossus 计算机，这是世界上第一台可编程数字电子计算机，它取代了之前更简单的机器（希思·罗宾逊 (Heath Robinson )），并且其卓越的速度使得统计解密技术能够有效地应用于消息。有些人错误地认为图灵是 Colossus 计算机设计中的关键人物。图林格里和 Banburismus 的统计方法无疑融入了洛伦兹密码密码分析的思考中，，但他并没有直接参与 Colossus 的开发。
黛利拉
在美国贝尔实验室工作之后， 图灵提出了对电话系统中的语音进行电子加密的想法。战争后期，他调往汉斯洛普公园的特勤局无线电安全局（后来的HMGCC）工作。[125] [126]在公园里，他在REME官员 Donald Bayley的帮助下进一步发展了自己的电子知识。他们共同设计并建造了代号为Delilah的便携式安全语音通信机。该机器适用于不同的应用，但缺乏远距离无线电传输的能力。无论如何，黛利拉号完工得太晚，无法在战争期间使用。尽管该系统运行良好，图灵通过加密和解密温斯顿·丘吉尔的演讲录音向官员展示了该系统，但黛利拉并未被采用。[128]图灵还就SIGSALY的开发咨询了贝尔实验室，这是一种在战争后期使用的安全语音系统。
早期计算机和图灵测试
1945年至1947年间，图灵住在伦敦汉普顿，同时在国家物理实验室（NPL）从事ACE（自动计算引擎）的设计。他于 1946 年 2 月 19 日发表了一篇论文，这是存储程序计算机的第一个详细设计。冯·诺依曼关于 EDVAC 的不完整报告初稿早于图灵的论文，但它的详细程度要低得多，并且根据NPL 数学部主管约翰·R·沃默斯利(John R. Womersley) 的说法，它“包含许多想法”这是图灵博士自己的”。
尽管 ACE 是一个可行的设计，但围绕布莱切利公园战时工作的《官方保密法》的影响使图灵无法解释他对涉及人类操作员的计算机装置如何工作的分析基础。这导致了项目启动的延误，他的幻想破灭了。 1947 年底，他回到剑桥休假一年，期间创作了一部关于智能机械的开创性著作，该著作在他生前并未出版。当他在剑桥时，Pilot ACE正在他缺席的情况下建造。它于 1950 年 5 月 10 日执行了第一个程序，后来世界各地的许多计算机都归功于它，包括英国的 Electric DEUCE和美国的Bendix G-15。图灵 ACE 的完整版本直到他去世后才被构建出来。
根据德国马克斯·普朗克物理研究所的计算机先驱海因茨·比林(Heinz Billing)由杜塞尔多夫 Genscher 出版的回忆录，图灵和康拉德·祖斯(Konrad Zuse)曾有过一次会面。 1947年在哥廷根举行。审讯以座谈会的形式进行。参与者包括来自英国的 Womersley、Turing、Porter 以及 Zuse、Walther 和 Billing 等一些德国研究人员（更多详细信息请参见 Herbert Bruderer、Konrad Zuse und die Schweiz）。
1948年，图灵被任命为曼彻斯特维多利亚大学数学系讲师。一年后，他成为计算机实验室的副主任，负责为最早的存储程序计算机之一曼彻斯特 Mark 1开发软件。图灵为这台机器编写了第一版《程序员手册》，并被 Ferranti 聘为开发其商业化机器 Ferranti Mark 1 的顾问。 Ferranti 一直向他支付顾问费，直到他去世。在此期间，他继续在数学方面做更多的抽象工作，在《计算机器与智能》（Mind ，1950年10月）中，图灵解决了人工智能的问题，并提出了一项广为人知的实验。例如图灵测试，试图定义机器“智能”的标准。这个想法是，如果人类询问者无法通过对话将计算机与人类区分开来，则可以说计算机具有“思考”能力。[138]在论文中，图灵建议，与其构建一个程序来模拟成人的思维，不如制作一个更简单的程序来模拟儿童的思维，然后对其进行教育课程。图灵测试的逆向形式在互联网上广泛使用；验证码测试旨在确定用户是人类还是计算机。
1948 年，图灵与他以前的本科同事DG Champernowne合作，开始为当时还不存在的计算机编写国际象棋程序。到 1950 年，该计划完成并被命名为Turochamp。1952年，他试图在Ferranti Mark 1上实现它，但由于缺乏足够的能力，计算机无法执行该程序。相反，图灵通过翻阅算法页面并在棋盘上执行其指令来“运行”程序，每一步大约需要半个小时。比赛被录制下来。根据加里·卡斯帕罗夫的说法，图灵的程序“玩了一场可识别的国际象棋游戏”。该程序输给了图灵的同事阿利克·格伦尼（Alick Glennie），尽管据说它赢了一场对阵查珀诺恩（Chambernowne）的妻子伊莎贝尔（Isabel）的比赛。
他的图灵测试对半个多世纪以来仍在持续的人工智能争论做出了重大的、典型的挑衅性和持久的贡献。
模式形成和数学生物学
1951年图灵39岁时，他转向数学生物学，最终于1952年1月出版了他的杰作《形态发生的化学基础》。他对形态发生，即生物有机体中模式和形状的发展感兴趣。他认为化学物质相互反应并在空间中扩散的系统，称为反应扩散系统，可以解释“形态发生的主要现象”。他使用偏微分方程组来模拟催化化学反应。例如，如果某种化学反应的发生需要催化剂A，并且如果该反应产生了更多的催化剂A，那么我们说该反应是自催化的，并且存在正反馈，可以通过非线性微分来建模方程。图灵发现，如果化学反应不仅产生催化剂 A，还产生抑制剂 B，减缓 A 的产生，就可以创建模式。如果 A 和 B 以不同的速率扩散到容器中，那么您可能会得到一些区域其中 A 占主导地位，有些则 B 占主导地位。为了计算这个范围，图灵需要一台功能强大的计算机，但这些计算机在 1951 年还不是那么容易获得，所以他不得不使用线性近似来手动求解方程。这些计算给出了正确的定性结果，并产生了例如均匀的混合物，奇怪的是，该混合物具有规则间隔的固定红点。俄罗斯生物化学家鲍里斯·别洛乌索夫（Boris Belousov）也曾进行过实验，得到了类似的结果，但他的论文未能发表，因为当时的偏见认为此类事情违反了热力学第二定律。别洛乌索夫并不知道图灵在《皇家学会哲学汇刊》上发表的论文。
尽管图灵在DNA的结构和作用被理解之前发表，但其关于形态发生的工作至今仍然具有现实意义，并被认为是数学生物学领域的开创性工作。图灵论文的早期应用之一是詹姆斯·默里（James Murray）解释大猫和小猫皮毛上的斑点和条纹的工作。该领域的进一步研究表明，图灵的工作可以部分解释“羽毛、毛囊、肺部的分支模式，甚至使心脏位于左侧的左右不对称”的生长。胸部的一侧”。2012年，Sheth等人。研究发现，在小鼠中，去除Hox 基因会导致手指数量增加，但肢体的整体尺寸不会增加，这表明 Hox 基因通过调节图灵型机制的波长来控制手指形成。后来的论文直到 1992 年《A. M. 图灵全集》出版才可用。
2023 年进行的一项研究证实了图灵的数学模型假设。该实验由美国物理学会提出，将奇亚籽均匀地种植在托盘中，然后调整可用的湿度。研究人员通过实验调整了图灵方程中出现的因素，结果出现了类似于自然环境中看到的模式。这被认为是第一次用活植被进行的实验验证了图灵的数学洞察力。
个人生活
宝藏
20 世纪 40 年代，图灵开始担心在德国入侵时会损失自己的积蓄。为了保护它，他购买了两根重 3,200 盎司（90 公斤）、价值 250 英镑的银条（2022 年，根据通货膨胀调整后的价格为 8,000 英镑，按现货价格计算为 48,000 英镑），并将它们埋在布莱切利公园附近的树林里。当图灵回来挖掘它们时，他发现他无法破解自己的代码来描述他到底把它们隐藏在哪里。这一点，再加上该地区已被整修，意味着他再也没有获得银牌。
订婚
1941 年，图灵向 Hut 8 的同事、数学家兼密码分析师琼·克拉克 (Joan Clarke)求婚，但他们的订婚是短暂的。图灵向他的未婚妻承认了自己的同性恋身份，据报道，未婚妻对此“不为所动”，图灵决定不再继续这桩婚姻。
同性恋和猥亵罪定罪
1952 年 1 月，39 岁的图灵与 19 岁的失业男子阿诺德·穆雷 (Arnold Murray) 开始了恋爱关系。圣诞节前夕，图灵沿着曼彻斯特的牛津路散步，在富豪电影院外遇见了默里，并邀请他共进午餐。 1月23日，图灵的家被盗。穆雷告诉图灵，他和窃贼是熟人，图灵向警方报案。在调查过程中，他承认与穆雷有性关系。当时，同性恋行为在英国属于刑事犯罪，根据《1885 年刑法修正案》第 11 条，两人均被指控犯有“严重猥亵罪” 。初步审判程序于2月27日举行，期间图灵的律师“保留辩护”，即没有针对指控进行辩论或提供证据。诉讼程序在纳茨福德的Sessions House举行。
图灵后来被他兄弟和他自己的律师的建议说服了，他认罪了。里贾纳诉图灵和默里案于 1952 年 3 月 31 日开庭审理。 图灵被定罪，并被给予监禁和缓刑之间的选择。他的缓刑条件是他同意接受旨在降低性欲的荷尔蒙物理变化，即所谓的“化学阉割”。他接受了注射当时称为己烯雌酚（现称为己烯雌酚或 DES）的选择，这是一种合成雌激素；他身体的女性化持续了一年。这种治疗使图灵阳痿并导致乳房组织形成。图灵在一封信中写道，“毫无疑问，我将从这一切中变成一个不同的人，但我还没有找到是谁”。默里被有条件释放。
图灵的定罪导致他的安全许可被取消，并禁止他继续为政府通信总部(GCHQ) 提供密码咨询服务，该机构是英国信号情报机构，由 GC&CS 于 1946 年发展而来，但他保留了学术工作。对他的审判是在 1951 年夏天盖伊·伯吉斯 ( Guy Burgess)和唐纳德·麦克莱恩 ( Donald Maclean)叛逃到苏联几个月后进行的，此后外交部开始将任何已知的同性恋者视为潜在的安全风险。
1952 年图灵被定罪后被拒绝进入美国，但可以自由访问其他欧洲国家。1952年夏天，他访问了对同性恋更为宽容的挪威。在他遇到的各种各样的人中，有一个名叫凯尔·卡尔森（Kjell Carlson）。谢尔打算去英国拜访图灵，但当局截获了谢尔详细说明其旅行安排的明信片，并在两人会面之前拦截并驱逐了他。也正是在这段时间，图灵开始咨询精神科医生弗兰茨·格林鲍姆博士，他与他相处融洽，随后成为了家庭朋友。
死亡
图灵在威姆斯洛阿德灵顿路 43 号居住和去世
1954 年 6 月 8 日，在图灵位于威姆斯洛阿德灵顿路 43 号的家中，图灵的管家发现他死了。当天晚上进行了尸检，确定他于前一天死亡，享年 41 岁，死因是氰化物中毒。 当他的尸体被发现时，他的床边放着一个被吃了一半的苹果，尽管这个苹果没有经过氰化物测试，据推测，这就是图灵食用致命毒物的方法。剂量。
图灵的弟弟约翰第二天辨认了尸体，并接受了格林鲍姆博士的建议，接受了调查的裁决，因为几乎不可能确定死亡是意外的。第二天进行了调查，确定死因是自杀。两天后，即 1954 年 6 月 12 日，图灵的遗体在沃金火葬场被火化，只有三人参加，他的骨灰撒在火葬场的花园里，就像他父亲的一样。图灵去世时，他的母亲正在意大利度假，死因调查结束后返回家中。她始终没有接受自杀的判决。
安德鲁·霍奇斯和另一位传记作家大卫·莱维特都推测图灵正在重演华特迪士尼电影《白雪公主和七个小矮人》（1937）中的场景，这是他最喜欢的童话故事。两人都指出（用莱维特的话说）他“在邪恶女王将她的苹果浸入有毒啤酒的场景中感到特别强烈的乐趣”。
哲学家杰克·科普兰对验尸官历史判决的各个方面提出了质疑。他对图灵的死因提出了另一种解释：意外吸入了用于将金电镀到勺子上的设备中的氰化物烟雾。氰化钾用于溶解金。图灵在他的狭小空余房间里设置了这样一个装置。科普兰指出，尸检结果更符合吸入毒物的说法，而不是摄入毒物的说法。图灵也习惯在睡觉前吃一个苹果，苹果吃到一半就扔掉的情况并不罕见。此外，据报道，图灵“以良好的幽默感”承受了法律上的挫折和激素治疗（一年前已停止），并且在去世前没有表现出沮丧的迹象。他甚至列出了一份他打算在假期周末结束后返回办公室时完成的任务清单。图灵的母亲认为，这次摄入是意外的，是由于她儿子不小心储存了实验室化学品造成的。传记作家安德鲁·霍奇斯推测，图灵故意对他的死亡性质不明确，以免他的母亲知道他自杀了。
有人认为，图灵对算命的信仰可能导致了他的抑郁情绪。年轻时，图灵被算命师告知他将成为天才。 1954 年 5 月中旬，图灵去世前不久，在与格林鲍姆一家前往滨海圣安妮一日游期间，图灵再次决定咨询算命先生。 据格林鲍姆夫妇的女儿芭芭拉说：
但这是一个阳光明媚的日子，艾伦心情愉快，我们就出发了……然后他认为去布莱克浦的游乐海滩是个好主意。我们找到了一个算命师的帐篷，艾伦说他想进去[，]所以我们就在周围等他回来……而这张阳光明媚、开朗的脸庞已经变成一张苍白、颤抖、惊恐的脸。发生了一些事情。我们不知道算命先生说了什么，但他显然非常不高兴。我想这可能是我们听说他自杀之前最后一次见到他。
政府道歉并赦免
2009年8月，英国程序员约翰·格雷厄姆-卡明发起请愿，敦促英国政府为图灵被指控为同性恋而道歉。请愿书收到了超过30,000个签名。首相戈登·布朗承认了请愿书，并于 2009 年 9 月 10 日发表声明，道歉并将图灵的待遇描述为“令人震惊”：
成千上万的人聚集在一起，要求为艾伦·图灵伸张正义，并承认他所遭受的令人震惊的对待。虽然图灵是根据当时的法律受到处理的，我们无法让时光倒流，但他的待遇当然是完全不公平的，我很高兴有机会表达我和我们所有人对发生的事情深感抱歉。他……因此，我代表英国政府以及所有因艾伦的工作而自由生活的人，我非常自豪地说：我们很抱歉，你应该得到更好的待遇。
2011 年 12 月，威廉·琼斯 (William Jones) 和他的国会议员约翰·里奇 (John Leech ) 创建了一份电子请愿书[191]，请求英国政府赦免图灵的“严重猥亵罪”：
我们请求英国政府以“严重猥亵”罪赦免艾伦·图灵。 1952年，他被判与另一名男子犯有“严重猥亵罪”，并被迫接受所谓的“器官疗法”——化学阉割。两年后，他用氰化物自杀，年仅 41 岁。艾伦·图灵为他竭尽全力拯救的国家陷入了可怕的绝望并早逝。这仍然是英国政府和英国历史的耻辱。赦免可以在一定程度上治愈这种伤害。它可能是对许多其他男同性恋者的道歉，这些男同性恋者不像阿兰·图灵那样出名，他们受到这些法律的约束。
请愿书收集了超过 37,000 个签名，，并由曼彻斯特议员约翰·里奇 (John Leech) 提交给议会，但司法部长麦克纳利勋爵 (Lord McNally)阻止了这一请求，他说：
死后赦免被认为是不合适的，因为阿兰·图灵被正确定罪为当时的刑事犯罪。他会知道他的罪行是违法的，他会被起诉。可悲的是，阿兰·图灵被判犯有现在看来既残酷又荒谬的罪行——鉴于他对战争的杰出贡献，这一点尤其令人心酸。然而，当时的法律要求起诉，因此，长期的政策是接受此类定罪的发生，而不是试图改变历史背景并纠正无法纠正的事情，而是确保我们再也不会回到那些时代了。
曼彻斯特威辛顿 ( Manchester Withington )议员约翰·利奇 (John Leech , 2005-15) 向议会提交了几项法案，并领导了一场高调的争取赦免运动。利奇在下议院表示，图灵对战争的贡献使他成为民族英雄，而这一信念仍然成立“最终只是令人尴尬”。利奇继续将该法案通过议会，并进行了数年的竞选活动，获得了包括史蒂芬·霍金在内的众多顶尖科学家的公众支持。在一部根据图灵一生改编的电影《模仿游戏》的英国首映式上，制片人感谢利奇让这个话题引起了公众的关注并获得了图灵的赦免。利奇现在经常被描述为图灵赦免以及随后的艾伦图灵法的“建筑师”，该法后来为其他 75,000 名犯有类似罪行的男女提供了赦免。
2012 年 7 月 26 日，上议院提出一项法案，对图灵犯有《1885 年刑法修正案》第 11 条规定的罪行给予法定赦免，他于 1952 年 3 月 31 日被定罪。[ 物理学家史蒂芬·霍金和其他 10 位签署者，包括天文学家皇家 里斯勋爵、英国皇家学会主席保罗·纳斯爵士、特鲁姆平顿夫人（战争期间为图灵工作）和夏基勋爵（该法案的赞助商）呼吁首相戴维·卡梅伦对赦免请求采取行动。政府表示将支持该法案，[210] [211] [212]并于十月在上议院三读通过。
2013 年 11 月 29 日，在下议院二读该法案时，保守党议员Christopher Chope反对该法案，推迟了该法案的通过。该法案原定于 2014 年 2 月 28 日返回下议院，但在该法案在下议院进行辩论之前，政府选择在皇家赦免特权下进行。 2013年12月24日，英国女王伊丽莎白二世签署了对图灵“严重猥亵罪”的赦免，立即生效。在宣布赦免时，大法官克里斯·格雷林表示图灵应该“因为他对战争的杰出贡献而被铭记和认可”，而不是因为他后来被定罪。女王于2014年8月正式宣布图灵被赦免。 女王的行动只是自第二次世界大战结束以来第四次获得王室赦免。通常只有当该人在技术上无罪并且其家人或其他利害关系方提出请求时才会给予赦免；图灵的定罪这两个条件都没有得到满足。
2016 年 9 月，政府宣布打算将这种追溯性免责范围扩大到其他被判犯有类似历史猥亵罪的男子，这被称为“阿兰·图灵法”。阿兰·图灵法现在是英国法律的非正式术语，包含在《2017 年警务和犯罪法》中，作为一项特赦法，追溯性地赦免根据历史立法被警告或定罪的男子禁止同性恋行为。该法律适用于英格兰和威尔士。
2023 年 7 月 19 日，在英国政府向 LGBT 退伍军人道歉后，国防部长本 ·华莱士 (Ben Wallace)建议在特拉法加广场的第四个基座上为图灵竖立一座永久雕像，并称图灵博士“可能是我一生中最伟大的战争英雄”。 “他的成就缩短了战争，拯救了数千人的生命，帮助击败了纳粹。他的故事是一个关于一个社会及其如何对待他的悲伤故事。”
