埃德·弗雷德⾦(Edward Fredkin,1934-2023)是一位美国计算机科学家、物理学家和商人,尽管他连大学本科都未毕业,但他对量子计算和人工智能做出了杰出的贡献,是两个领域的先驱。埃德的父母都是俄罗斯移民,在洛杉矶相识。母亲是一位音乐会钢琴家,不幸于埃德11岁时因癌症去世,父亲原来是一名颇为成功的商人,开了家电子产品、收音机店,但在1929年大萧条期间破产,失去了所有的财产。
因此,这个家庭并没有学术基因,但却颇具怀疑精神。埃德继承了父亲喜欢竞争不畏权威的性格,喜爱科学且推崇爱因斯坦,还一度热衷于挑爱因斯坦学说的错误。相对贫困的家庭也激励了小埃德的创业精神,他利用送报纸等各种事情来想方设法赚钱。
埃德颇具冒险精神,崇尚英雄行为,13岁时第一次出现在报纸上的照片,那年美国举办历史文献展览,一趟名为“自由列车”的火车环游全国。
当火车到达时,年轻的埃德早上两点钟起床骑自行车飞速赶到火车站,就为了成为洛杉矶第一个宣誓登上“自由列车”的初中生!尽管埃德对科学也感兴趣,但因为他太强的叛逆精神,从不做任何家庭作业,所以学习成绩不佳。然而,当年他仍然幸运地被加州理工学院录取了。加州理工学院后来告诉他,他以他们所见过的最差的高中成绩被录取。埃德进入加州理工后,师从诺贝尔奖获得者化学家莱纳斯·鲍林。
但他却发现,即使进名校跟名师,也一样无趣。
埃德的计算机职业生涯开始于1956年的林肯实验室。从此之后,除了飞机以外,埃德有了另一个大玩具:计算机。对计算机硬件软件的深入研究,满足了他从小对物理学的浓厚兴趣;计算机使他有了赚大钱发财的机会;埃德对计算机科学的贡献,也使他创造了“无本科学历却被MIT直接聘请为正教授”的奇迹。埃德1958年离开林肯实验室,当时的说法是他因为学历被项目负责人轻视。
其实真实原因是因为埃德遇见了一个赏识他的、对电脑特别感兴趣的工程心理学家:约瑟夫·里克莱德。约瑟夫当时在BBN公司工作,想要找人帮自己建立专门的电脑部门,便说服埃德加入BBN,条件是可以给他买他想要的电脑。1959年12月,埃德在波士顿东部联合计算机会议上看到DEC(Digital Equipment Corporation)公司发布的PDP-1计算机原型,建议BBN购买了第一台PDP-1。
这机器让埃德高兴极了,没日没夜地勤奋工作。新机器最初交付时没有任何软件,所以,埃德为PDP-1编写了名为FRAP(弗雷德金汇编程序)的PDP-1语言及其第一个操作系统。
埃德一直以来的“玩具”是飞机,他在不同时期拥有多种类型的飞机:滑翔机、喷气式飞机等。埃德在BBN结识了两个终生挚友:麻省理工学院的教授马文·明斯基和约翰·麦卡锡,与他们一起开创了人工智能领域。
1962年,麦卡锡要在加州理工学院发表演讲,三位好友结伴前往。埃德在那里见到了39岁的费曼,后者比埃德大10岁左右,在量子动力学方面已经做出了里程碑的工作。费曼也对计算机感兴趣,他展示了一本充满计算的手写笔记本,并要求他们开发可以执行符号数学计算的软件。从此后,埃德开始了与费曼长期的友谊和交往。
此外,埃德与创建Mathematica的斯蒂芬·沃尔夫拉姆也是好朋友,因他们都对物理的元胞自动机模型着迷。
埃德是一位打破常规的科学理论家,作为数字物理学的先驱,他以非正统的观点而闻名。正如著名的计算机学者明斯基所说,弗雷德金能借助简单的智力畅想来发现深层的原则。埃德所创中最深层的思想,是他的“数字物理学”。
他的数字物理学,实际上是一种泛计算主义,用通俗语言来说,就是认为整个宇宙实际上可以被视为一台巨大的计算机。泛计算主义者认为,生物可以简化为化学,化学又能简化为物理,物理最后简化为信息的计算。因此,弗雷德金推论下去便得到:物理现实中的一切都必须有数字信息表示,所有变化都是数字信息过程的结果。
埃德一生传奇色彩浓厚,探索的领域众多,很多重要领域的开拓都跟他有关。
埃德自己就是早期国际象棋处理系统的开发者。如今,人人都知道“深蓝”计算机于1997年击败了国际象棋世界冠军加里·卡斯帕罗夫,但却很少人知道这背后的推手包括了埃德。那是因为他赚了钱成为了百万富翁后,于1980年创建了一个弗雷德金奖,向任何能够开发第一个计算机程序并赢得世界象棋冠军的人颁发10万美元的奖金。埃德当时表示:“我毫不怀疑计算机最终会击败卫冕世界国际象棋冠军。”“问题是何时?
”弗雷德金奖的得主就是1997年IBM的程序员团队,他们因此而获得了六位数的奖金。埃德终生关注AI的进展,这固然也与他“数字物理”的想法有关。当他老年时被问及人生的意义是什么时,弗雷德金说道:“我们的使命就是创造人工智能,这是进化的下一步。”
埃德对量子计算的贡献,从他与费曼的学术交往可见一斑。弗雷德金被MIT正式聘为教授,是他学术生涯的一大成就,但他对此却很快地感到了厌倦。
因此,1974年他到加州理工学院,与费曼一起度过了一年。协议是埃德将教授费曼计算,而费曼将教授埃德量子物理学。通过向费曼学习,埃德逐渐了解了量子物理,但他并不相信这个理论。因为他有自己的“数字物理”,认为宇宙中的万物都是由离散的数字单元构成的,而量子论与他的“宇宙是个计算机”的哲学思想相冲突。费曼呢?从埃德也学到不少计算机的知识。
费曼对埃德的评价颇高,认为他优秀而具有独创性:“如果谁能找出全新的且富有成果的思考物理学的方式,那一定是弗雷德金。”不过,费曼仍然是传统物理学家,他当然不相信埃德“数字物理”那一套。
埃德对量子计算实质上的贡献是对“可逆计算”的早期研究。当年人们认为在经典计算中不可能实现可逆计算,因为这有可能违反热力学中的熵增加原理,但埃德仍然继续钻研,提出了弗雷德金门,这就是后来计算界人士较熟悉的托弗利门(toffoli gates)的前身。弗雷德金门是量子计算中的重要概念,因为量子计算就是一种可逆计算,这些概念也与其他几位先驱人物的工作有关。