近看图灵碗 (0. 引言)

一说起图灵奖，好像就得这么介绍：计算机科学界的诺贝尔奖。这说明，“诺贝尔奖”这四个字已是形容词，它本身就代表着科学的顶峰，相比之下，其内容倒是次要的。用它来形容图灵奖，就暗示了一个可怕的隐喻，图灵奖也将被符号化，人们将只关注它的象征意义，不在乎它背后的那些成果。所以，我不喜欢这个比喻，我觉得不妨直接一些，这样来解释图灵奖：它代表着计算机科学历史最耀眼的杰作。

不知道有多少有心人留心过图灵奖的奖杯，那是一个银碗，外形朴实得很，但却光彩夺目。

这种亮得晃眼的碗，中国古代也有，就是定窑的白瓷碗。现在几乎公认，宋瓷是中国瓷器的巅峰，定窑作为宋朝的五大名窑之一，在艺术上的造谐是杰出的。可是，当时的皇帝却不喜欢它，“本朝以定州白瓷有芒不堪用”，就因为它太亮，没法用。

图灵碗也是“有芒不堪用”的，它们太亮太耀眼，几乎没有哪项图灵奖的成果，能够直接应用于日常生活。但是，正如这并不妨碍定州白瓷成为艺术佳品，图灵奖的作品，同样值得我们细细品味，感叹它们的美。计算机科学不是关于计算机的，它也不是一门科学，的确，它是一门艺术。

从1966年到2009年，图灵奖已经走过了近半个世纪，这也是计算机科学走过的半个世纪。获奖的成果串起来，就是一部计算机科学史。这条旅途跌宕起伏，光影变幻，人类历史上从没有过哪个学科，在创建后的短短半个世纪里，能够推进如此之远（如果不把量子物理看成独立学科的话）。

接下来，我们大家结伴同行，去近看这55个图灵碗。它们中的每一个，都是铭文清晰，包浆温润。请别把我当成导游，我也只是观光团的一员，而这本书，就是想跟大家在路上聊聊天。其中错误难免，还请听者有心，及时挠我一下，帮忙斧正。

好了，旅途开始了。

[/size]

我们的旅程从世界花园瑞士开始，1958年5月27日，苏黎世过完了六鸣节，到处春暖花开。就在4年前的这个季节，图灵离开了人间。

这一天，一场8个人的讨论会将在苏黎世召开，没有花，没有酒，连个专门的会议名称都没有。会议桌的一边，是美国计算机学会（ACM）的4名代表，另一边是德国应用数学和力学学会（GAMM）的4名代表，索性把地点和双方名称连起来，就叫苏黎世ACM-GAMM会议。后来的历史将会证明，这场毫不隆重、甚至不太圆满的会议，改变了此后的计算机科学，特别是对于1922年成立的GAMM来说，这场会议几乎成了它唯一的光辉事迹。8名代表陆续抵达了苏黎世，他们将要在此讨论，规划一种新型的编程语言，叫作国际代数语言（IAL）。

在电子计算机刚刚出现时，想让它干活十分不容易，关键的问题就在于，计算机听不懂人类语言。既然没法让计算机说人话，人们只好使用机器语言跟它们沟通。

左手是电线，右手是开关，这就是最早的机器语言（图为1946年的ENIAC计算机）。程序员先在纸上把程序设计好，然后进行持续数周的扳开关和接电线的工作，读者如果做过数字电路的课程实验，就能体会到那是怎样的麻烦，万一哪根儿线断了，排查起来那就是恶梦的样板。后来，程序员们有了新方法，把程序设计成打孔卡片（有孔没孔就是二进制），于是编程的主要工作变成了打孔，大家要是有兴趣，把自己身份证号码转成二进制，打在纸条上，看看是什么滋味。打一个数尚属不易，打一个程序就不难想象了。再后来，冯诺伊曼提出的存储程序实现了，人们把程序像数据一样保存在机器里，随时调用，编程从这时起才正式变成脑力劳动。但别高兴得太早，虽然不用接电线和打孔，但编程还是要用0101001111，就像《麦兜的故事》里面麦太太说的，鸡包纸包纸包鸡包鸡包纸包再包鸡鸡鸡。这种程序，编的时候只有作者和上帝能看懂，过一阵子之后，恐怕只有上帝能看懂了。随后，人们把一些常用的指令用一些“助记符”来代替，有了ADD、MOV这样的写法，形成了汇编语言，但本质上跟鸡包纸包鸡还是同一码事。

1953年，IBM公司的巴科斯（John Backus）再也忍不下去了，这哪里是编程，这不跟受刑一样么。他揭竿而起上书董事长，要为IBM704系列计算机开发一种新型编程语言。号称计算机之父的冯诺伊曼当时是IBM的顾问，他坚决认为这个提议十分不靠谱，但也许是应了有心人天不负，董事长Hurd同意了这个计划。

巴科斯1924年出生在美国费城，他的父亲是一家火药公司的员工。巴科斯小时候不爱读书，勉勉强强混了个中学毕业，进入弗吉尼亚大学学习化学，成绩依然很不好。二战爆发后，巴科斯参加了美国陆军，在Haverford学院（这可不是哈佛）接受医疗训练，准备治病救人，结果别人没救成，倒是发现自己长了一个脑瘤，于是接受了手术。后来，巴科斯打算当一名无线电技术员，在训练过程中，突然对数学产生了极大的兴趣，于是进入哥伦比亚大学学习数学，于1949年获得硕士学位，进入了IBM公司工作。

巴科斯开发新语言的提议得到了批准后，立即组建了一个开发小组，并担任组长，主持开发工作。1957年4月，第一套Fortran语言诞生了，尽管呱呱坠地时哭声不响，第一次演示就出了编译错误，但还是坚强地活了下来。本文不是编程教材，对于Fortran的具体细节，就不过多叙述了，但是我们要记住这个名字，因为它是非常耀眼的。Fortran是世界上第一个被正式应用的高级语言，所谓高级语言，是说它的语法更接近人类语言，而不是鸡包纸包鸡。从此以后，程序员不必再背那些枯燥的机器码，只需用“IF (x > 0) THEN x = 0”这样的简单易懂的方式编程，可想而之它的推出让人多么兴奋。在电影《硅谷海盗》中，微软CEO鲍尔默讽刺说，要想激起比尔盖茨的性欲，必须这样叫床：Oh!Fortran~Oh~For~~Tran～。直到如今，经过多年改进的Fortran仍然在计算机界占有一席之地。不知道知天命之年的 Fortran是否会记恨，当年冯诺伊曼差点把它掐死在摇篮里，戏剧的是，就在第一套Fortran诞生之前两个月，冯诺伊曼因癌症去世了。关于Fortran就先说到这里，尽管它光辉夺目，但对于本文来说，它只是配角。在上世纪50年代末，编程语言的矛盾已经白热化，并非Fortran一己能够力挽狂澜。况且Fortran本身还有一些严重缺陷，比如它为IBM704而生，依赖特定的机器型号，很难移植到别的机器上。再比如，它不支持递归。革命尚未成功，同志仍需努力，在这个时候，ACM和GAMM都对编程语言有一些想法，于是他们决定坐在一起讨论讨论，规划一种更好的语言。苏黎世讨论会就是在这样的背景下召开的。

Fortran语言之父巴科斯这回又没闲着，作为ACM的代表之一，他也来到了苏黎世，想再次参与锻造新刀。这次制定语言，主要有两个原则，第一点毫无疑问，要使它更容易被人类理解，这是一直以来的革命方针；第二点，是要弥补Fortran的一些不足，主要是要兼容不同型号的机器，并支持递归，等等。

讨论会开始了。由于只有8人，不必拘泥形式，再加上诸位代表都是理工背景，说起话来锱铢必较，这场讨论，注定激烈无比。

为了描述即将诞生的国际代数语言，巴科斯用他带着重重鼻音的费城口音，首先提出了一套用来描述语言的语言，称为巴科斯范式。我们知道，学英语的时候，有一些“主+系+表”之类的句套子，对学习英语有很大帮助。对于计算机语言，也需要这样的句套子来描述它，巴科斯范式就是为了描述IAL而提出的。当然这个范式并非这么简单，它也能描述其它编程语言，甚至一部分自然语言，是一套非常了不起的设计。

有了巴科斯范式，8名代表你一言我一语，将自己在设计语言方面的经验倾囊而出，开始制定国际代数语言的标准。正所谓众口难调，每个人都对自己心中的新语言有着自己的观点，大家很快就陷入了争执，谁也不让谁，抢着用飞快的语速反驳对方，屋里的空气陷入了紧张，一个接一个的“IAL”、“IAL”、 “IAL”飘在空中，不停地游荡。这时，ACM小组的主席艾伦佩利（Alan Perlis）突然瞪着圆圆的眼睛大声说：停！你们难道没发现“IAL”这个词很绕嘴吗？

佩利比巴科斯大两岁，1922年出生于美国匹兹堡，与巴科斯的家乡费城同在宾夕法尼亚州，俩人也算是半个老乡。佩利虽然出生在愚人节，但他一点儿也不笨，比起巴科斯，佩利可算是年轻有为。无巧不成书，佩利初入大学时也是化学专业，他在21岁时，获得了卡内基理工学院的化学学士学位，这个学院就是现在美国计算机专业排名第一的著名学府，卡内基梅隆大学。与巴科斯巧合的是，刚刚走出大学校园的佩利，看到满街都是征兵海报，看到山姆大叔紧盯着他说“I want you”，看到珍珠港事件后神经绷紧的美国，也选择了参军。更加惊人的巧合是，佩利也是在服役期间突然对数学产生了强烈兴趣，并转而攻读之。1950年，他在麻省理工学院获得了博士学位。两年后他来到普渡大学，出任普渡大学计算中心首任主任，在普渡安装了IBM CPC计算机，并为其设计了一个叫作IT(Internal Translator)的编程语言。过了四年，这个毕业才6年的34岁年轻人，又一跃当上了卡内基理工学院第一任计算机科学系主任，为卡耐基配置了IBM 650，顺便把IT语言移植到650上。这些工作使佩利在程序语言的设计方面，有了许多经验和体会，所以在ACM成立这个程序设计语言委员会时，佩里坐上了主席的位置。诸位读者，假如这个惊人的成长步伐让您吃惊，那您可要好好地适应一下了，在我们这个系列的文章中，比比皆是这样的天才人物，会让您脊背发凉。

言归正传，我们刚才说到，佩利在讨论时，认为“IAL”这个词很绕嘴。假如他懂一点中文，没准还会发现，这个词一旦读快起来，很像汉语中的“哎哟”。佩利扶了一下眼镜，继续说道：我想不明白为什么要起这么个名字，不但很绕嘴，而且狂妄自大，不就是个语言么，何必扯虎皮做大旗，叫什么“国际语言”？佩利此言并无它意，然而他一心只顾着说，没有注意到身边的巴科斯此时已是脸红耳热，巴科斯所在的公司，早在1924年还在卖人口统计卡片的时候，就“狂妄自大”地改名叫作国际商用机器公司。

尽管佩利认为IAL这个名字既绕嘴又狂妄，但其他代表却觉得这个名字好听又大气，再说这又不是什么要紧的事，何必在这上面浪费口舌。这件事情仿佛成了插曲，直到五天后会议结束时，新语言的名字仍然是IAL，并写进了会议总结。也许这些代表怎么也没预料到，佩利在一年之后，还是执意改掉了这个名字，他们更没预料到在多年之后，新的名称将以烫金大字铭刻在计算机科学的历史上，而IAL却鲜为人知。

取代“IAL”的新名字，叫作ALGOL。这是ALGOrithmic Language的缩写，即算法语言。后来Bauer强调说，ALGOL这个名字，是Bottenbruch最先提出的，这两位都是苏黎世讨论会的德国代表。

除了名字没有达成共识之外，最终大家对新语言的句法也没能统一意见，苏黎世ACM-GAMM会议带着许多未尽的争议，在1958年5月1日草草落下了帷幕。然而，对于这些科学家来说，事实胜于一切雄辩，绝不能陷入驴子的困境。会议结束后，他们立即投入到实现新语言的工作中——既然分歧不能解决，那就干脆两种都做出来再说。他们成立了一个ZMMD小组，旨在开发一种ALGOL语言的编译器，ZMMD这个名称的由来，是其几位组员以及他们使用的一台Z22计算机分别所在的四个城市的开头字母。

请计算机专业的读者们在此稍息片刻，容我给其它专业的读者稍微解释一下什么是编译器。前面我们说过，因为计算机没法理解人类语言，我们需要用机器指令来编写程序，我们现在有了高级编程语言，不必使用麻烦的机器指令，这并不是因为计算机学会了人类语言，而是因为我们请了一位翻译。简单地说，它能够把高级语言翻译成机器指令，既使我们不用再做那些机械劳动，也能满足机器们的冰冷胃口，这个翻译就是编译器，它本身也是一套程序。好了，大家回回神，继续我们的故事。

就在不久之后的1958年年底，欧洲的冬天到来了，世界各地的游客纷纷来到壮丽的阿尔卑斯山，体验激动人心的滑雪运动。就在这个冬天，在ZMMD小组的努力下，第一套ALGOL语言及其编译器成功地开发出来了，按照年份，命名为ALGOL58。好玩的是，ALGOL58有三种不同版本的语法，在实际编程和书面表达时写法是不同的，有点像汉语分白话文和文言文，其差异之大，连小数点的写法都不一样。由于巴科斯的参与，ALGOL58既继承了Fortran的许多优点，又弥补了Fortran的许多不足，一度使Fortran的地位面临着严竣的挑战。这里我们不详细介绍ALGOL58的样子，它的生命实在太短暂，很快就退出了历史舞台。因为，就在一年多以后，ALGOL58的创造者，包括巴科斯和佩利等，对这种新语言有了许多新的体会和感受。1960年1 月，他们召集了其他几位参与ALGOL工作的计算机科学家，来到了浪漫之都巴黎，再次召开了一场关于ALGOL语言的研讨会。

(未完待续)

1960年新年刚过，浪漫之都巴黎正是白雪皑皑的冬天。游客们缓缓登上埃菲尔铁塔，鸟瞰美丽的花都，弥满着四处纷飞的雪花，陷于一片朦胧。

这时候，ALGOL58已经诞生一年多了（58年末至60年初），佩利、巴科斯等主要参与者们，都在实践当中对新语言有了新的体会。革命的脚步不会停下，很快，他们集合了紧密团结在ALGOL58周围的13名计算机科学家，来到巴黎，再次对语言设计进行讨论。尽管苏黎世会议的大部分老朋友都又来到了巴黎，然而这次研究会的主角儿，对我们而言却是一个新面孔，他是丹麦计算机科学家诺尔（Peter Naur）。

诺尔1928年出生在丹麦，29岁获得了天文学博士学位，后来在哥本哈根天文台工作时，为了计算天文数字，他设计了丹麦第一台电子计算机DASK。诺尔是一位兼具才华与情趣的科学家，读者不妨检索一下他发表的学术论文，涵盖了天文学，计算机科学，古典音乐，心理学等诸多领域，是学术界当之无愧的一名男子全能选手。就在巴黎会议召开不久前，诺尔进入了丹麦计算研究院工作，并为玻尔研究所授课，同时还被选为了欧洲语言设计小组成员。尽管如此，这时诺尔的主要兴趣仍是天文学，计算机对它来说，不过是研究天文的工具。

主角儿到了，那就让会议开始吧。还记得苏黎世会议上提出的巴科斯范式吧，巴黎会议的首要任务，就是继续完善这个范式，诺尔在第一局就立了大功。为了更清晰地描述下一代ALGOL语言，诺尔对巴科斯范式进行了大幅度的简化，缩减了它的符号集，如今使用的巴科斯范式，均是经过诺尔改进后的。后来高德纳（Donald Knuth）指出，应该将巴科斯范式改称为巴科斯-诺尔范式，以肯定诺尔为其做出的贡献，然而谦虚的诺尔却并不乐意这样。在《人类行为——计算》一书中（这本书记载了诺尔为计算机科学所做的大量贡献），诺尔曾说，我没有打算要把我的名字加进去，其实我觉得，它叫“巴科斯范式”挺好的。

范式并非难题，随着诺尔的工作，很快就通过了，13位代表开始讨论新一代ALGOL本身的设计。这次会议，大家吸取了上次苏黎世的教训，要求坚决不能再留下争议，对每一个细节都不能含糊。于是，每名代表都铆足了劲儿，进行了旷日持久的讨论，整个会议竟然持续了半个多月才闭幕。后来佩利回忆这次巴黎会议，他说最大的感觉就是累，实在太累，感觉简直就是没完没了。而且像上次一样，这些人论战起来丝毫不留情面，很多人的想法刚说出来就被彻底否定，一点翻身机会都不给。佩利说，这13名代表的精神头儿实在令人感叹，在那半个多月里，他们每天一见面，个个都像打了鸡血。

13个人马不停蹄地论战半个月，平均下来，每个人要叭啦叭啦说上一整天还多。然而，他们的努力却没有白费，这次会议终于终一了意见，完整地规划出了新一代ALGOL语言，按照年份，命名为ALGOL60。在会议的最后，由诺尔对此进行总结，整理会议讨论出的ALGOL60的所有特性，形成了后来名扬江湖的《算法语言ALGOL60报告》。这个总结工作充分体现了诺尔的才华和巴科斯范式的力量。在这之前的编程语言，是由编译器代码来描述的，既冗长又混乱，学习起来很有难度，而且非常难以在人类之间进行交流。这就好比你买了一部手机，发现附带的说明书很有特色，是这个手机的全部电路图，请你根据这些图来学习使用手机。当时学习编程，就是这么尴尬，但诺尔改变了这些，他首开先例，使用巴科斯范式对语言进行定义，用人类语言精心措词，短短17页报告，简洁优雅至极。这份报告成为了计算机科学史上的名作，它完整地描述了ALGOL60语言的所有特性，却不依赖任何机器细节，便于在人类之间交流——编程语言第一次拥有了“使用说明”而不是“电路全图”。诺尔的这项工作，改变了此后描述编程语言的方式，直到现在仍在使用。

巴黎会议，诺尔一鸣惊人。这个来自童话王国，热爱古典音乐的天文学家，站在这里告诉世界，计算机科学也可以很美的。

各位读者，我们已经从苏黎世的春天，一路走到了巴黎的冬天，ALGOL语言的正式版本终于被确定下来了。接下来要做的，就是把它付诸实践。冬去春来，万物复苏，1960年夏天，荷兰计算机科学家狄克斯特拉（Edsger Dijkstra）开发出了ALGOL60的编译器，ALGOL正式登上了计算机科学的舞台。随后，佩利将它引入了大学的课堂，在那个计算机科学的初始混沌期，此举一下子让无数的人们看到计算机科学到底应该是什么样子（“哇塞，原来不是电路全图耶～”）。狄克斯特拉说，这是一个伟大的标志，这标志着计算机科学真正地诞生了，ALGOL60是个绝对的奇迹。在接下来的30年里，ALGOL一直是教课书和学术界用来描述算法的不二之选。

说到这里，按照学习编程的惯例，认识一种语言，要先看它的“Hello,world”样例。下面就是ALGOL60的例子，我们共同一睹这个“绝对的奇迹”芳容如何。没有学习过编程的读者不必担心，这段程序的功能，就是在屏幕上显示一行“Hello,world!”，要是您实在看得一头雾水，那就直接跳过这些蝌蚪文，我保证不会影响您享受接下来的旅途。当然，我相信以ALGOL语言的优美，一头雾水的可能性并不大的。

BEGIN  
DISPLAY("HELLO WORLD!") ;  
END.  

值得注意的是，这个写法并不唯一，因为ALGOL60仍然保持了ALGOL58的那个奇怪特性：分成文言文和白话文。事实上，ALGOL60主要是在ALGOL58的基础上改进得来的，所以它在许多地方都继承了ALGOL58的特性。如今，很难再找到编译器来让这段程序跑起来了，因为半个世纪荏苒而逝，时代的浪潮不饶人，想让ALGOL复活，已经不太可能了。然而，ALGOL的灵魂却从未离开，它简洁而优雅的定义（这主要归功于诺尔），影响了后面一系列编程语言的设计。ALGOL提出的许多概念都被后来的编程语言沿用，例如“代码块结构”这些我们习以为常的编程方式，都是由ALGOL率先使用的。包括C和C++在内的大部分五星级上将语言，都因为师出 ALGOL而被称为“类ALGOL语言”。可以说，ALGOL直接影响了整个计算机科学界和工业界的发展，影响之程度深入骨髓，而且至今经久不衰。

好了，我们旅途的第一站已经游览完了，不知这一路上大家感觉如何，是否感受到了瑞士的美丽和法国的浪漫，是否感受到了巴科斯揭竿而起改造编程语言的决心，是否感受到了佩利在语言设计和教育方面的高瞻远瞩，是否感受到了诺尔才华横溢的优雅气质，是否感受到了舌战群儒半个多月的激烈气氛，是否感受到了两次会议每名代表的聪明才智，是否感受到了ALGOL是一个“绝对的奇迹”。现在，女士们先生们，让我们屏住呼吸，颁奖的时刻到了。

那位认为“IAL”绕嘴又狂妄的艾伦佩利，因为在卡内基和普渡创建了计算机专业，并在ALGOL早期发展中带队做了大量工作，于1962年当选为美国计算机学会（ACM）主席。四年后，也许是近水楼台先得月，佩利成为历史上首位ACM图灵奖得主，捧走了历史上的第一个图灵碗。ACM对他的颁奖词是：

授予艾伦佩利图灵奖，以表彰其在高级编程技术及其编译器构造领域的影响 。

五年后，佩利再次跳槽，来到了耶鲁大学，连任多届计算机科学系主任，期间还一度执教于加州理工大学。1982年，退休后的佩利返老还童，写下了一系统关于编程的幽默，发表于ACM的SIGPLAN期刊上。其中他写道，如果你给别人讲解程序时，看到对方在点头，那就拍他一下吧，他一定是睡着了。 1990年2月7日，佩利因心脏病在纽哈芬去世，享年68岁。

还记得这场“绝对的奇迹”的导火索、不爱学习、后来在IBM揭竿而起的巴科斯吗？在佩利获得图灵奖11年后，1977年10月17日，巴科斯也凭着ALGOL的设计工作，在西雅图ACM年会上获得了图灵奖，捧走了第14个图灵碗。ACM对他的颁奖词是：

授于约翰巴科斯图灵奖，以表彰其在高级编程系统，程序设计语言规范的形式化定义方面所做的贡献。

巴科斯随后发表了获奖演讲，不知是不是因为他最初提议设计新语言时，曾经遭到冯诺伊曼的反对，从而对冯诺伊曼记恨在心（哈哈开个玩笑），他演讲的题目是《程序设计能从冯诺伊曼形式中解脱出来吗？》。2007年3月17日，巴科斯在美国俄勒冈州的家中去世，享年82岁。

已经两个了，可是还没有结束，我们一定没有忘记后来出场的那位才华横溢的科学家诺尔，他的图灵奖比前面两位来得似乎晚了一些。2005年，已经77 岁高龄的诺尔，在ALGOL60报告发布的45年后，终于等到了迟来的图灵奖，捧走了第50个ACM图灵碗。ACM给诺尔的颁奖词是：

授予彼得诺尔图灵奖，以表彰其在定义ALGOL60程序设计语言方面的先驱性工作。

虽然他的图灵碗迟到了40年，但是以诺尔的淡泊和平和，我们不难想见，他不会太介意的。

计算机科学早期的程序语言设计，是一项很艰难的工作，在这十多位科学家的努力下，创造了ALGOL这个绝对的奇迹。其中，上面这三位直接因为 ALGOL捧得了图灵碗，事实上参加巴黎会议的13名科学家中，还包括麦卡锡（John McCarthy），他后来因为在人工智能领域的杰出贡献获得了图灵奖，我们将在后面单独欣赏他的工作。为ALGOL60开发编译器的狄克斯特拉，也紧跟着麦卡锡，作为一位编程艺术大师而获得了次年的图灵奖。此外，还有高德纳、安东尼何尔、尼古拉斯沃斯等许多与ALGOL系列语言关系亲密的科学家，后来都陆续获得了图灵奖。正所谓时势造英雄，那个时代的ALGOL就像一盏阿拉丁神灯，亲手触摸过它的寥寥十几位科学家中，几乎全都戴上了计算机科学界的最高桂冠，从这个意义上来说，它真的是一个“绝对的奇迹”。

第一章：END.

thanks very much!!