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華盛頓大學的圖靈機

圖一:華大計算機系館(Paul G. Allen Center)

我1986年就讀華盛頓大學計算機系,當時的系館是Sieg Hall。之後華大耗資7000萬美金建築計算機系館(圖一),於2003年落成。

新系館的系辦公室有一幅大壁畫,是以原尺寸,複製舊系館Sieg Hall二樓牆壁的油畫。這幅油畫是華大計算機系研究生的作品,主題是一部蒸氣推動的圖靈機(Steam-Powered Turing Machine),背景為號稱華盛頓州富士山的Mountain Rainier。西雅圖常下雨,學生們還特別畫了一把雨傘,為蒸氣圖靈機遮雨。而我則有幸,躬逢其盛的目睹整個作畫的過程。

1987年的博士資格考(Qualification Exam)當天晚上,考試的研究生約好,在系館Sieg Hall的二樓及三樓間的樓梯走道牆壁(Stairwell Wall)畫這幅蒸氣圖靈機。當年華大計算機系的資格考很難,通過率低於20%。研究生經過極大壓力的考試過程後,當場以繪畫創作來發洩,釋放壓力。而這個蒸氣圖靈機的構想其實是來自於老師,不是學生的原創構想。

圖靈機(Turing Machine)並非真的機器,而是電腦計算的根本理論基礎。1980年代初期,華大計算機系的波寧教授(Alan Borning)負責出版該系的簡介,需要收集所有教授的研究介紹資料。專精電腦計算理論的魯諾教授(Larry Ruzzo)遲遲沒交資料。波寧威脅,魯諾再不交出來,就會自己瞎掰一份他的資料。結果魯諾不甩威脅,硬是沒交。波寧就掰了一份魯諾的研究簡介,上面寫著:

「魯諾教授的研究是在組裝一部平行計算電腦,該電腦由32部蒸氣推動的圖靈機組成,整部機器放置在Sieg Hall的地下室。該機器的最大特色是有三向的分流閥(bypass valves)來耦合個別引擎的調節器,因此能讓圖靈機的讀寫帶同步。在此計畫,研究生扮演重要角色,必須隨時在鍋爐加添燃料,撥旺爐火。而特別挑選出的大學專題生,則偶爾被允許見習,可以動手來擦亮機器上的銅製儀表。由於汙染控制及噪音消除委員會(Pollution Control and Noise Abatement Boards)的限制,本圖靈機只能跑多項式時間(polynomial time)的演算法。除此限制外,該計畫也正面臨另一項挫折。一位研究生踩到大學生作業的腐朽排氣管,跌入圖靈機的讀寫頭(write head),身上永久刻上一連串的1與0。該研究生已到法院按鈴申告,要求拆掉這部圖靈機。」

簡介印行後,被當真看待,東歐有許多學者來信要求魯諾提供建造蒸氣推動圖靈機的詳細資料,讓行事一向低調的魯諾被到處問好,鬧得哭笑不得。魯諾的研究做得很棒,曾用正規語言(Formal Language)的文法,非常有創意的表示出特殊基因的排列,發表於世界公認一流學術期刊《Science》。魯諾由助理教授升等為正教授時,僅發表五篇學術期刊論文,篇篇擲地有聲。

1987年,研究生乘著黑夜,偷偷將壁畫完成。學校也不追究,就一直留在牆壁,甚至將畫作製成明信片。華大計算機系這幅蒸氣推動圖靈機壁畫,是「師生同工」創意激盪下的產物。

圖二:華大計算機系辦公室及蒸氣推動的圖靈機(Steam-Powered Turing Machine)

現為國立陽明交通大學資工系終身講座教授暨華邦電子講座,曾任科技部次長,為ACM Fellow、IEEE Fellow、AAAS Fellow及IET Fellow。研究興趣為物聯網、行動計算及系統模擬,發展出一套物聯網系統IoTtalk,廣泛應用於智慧農業、智慧教育、智慧校園等領域/場域。興趣多元,喜好藝術、繪畫、寫作,遨遊於科技與人文間自得其樂,著有<閃文集>、<大橋驟雨>。