一个秋天的清晨，普林斯顿大学的冯·诺依曼教授像往常一样打开实验室的大门，他马上就被实验室内的情景惊呆了。实验室里的设备全都不见了，只有一座山一般的纸团向他缓缓地压了下来。不，不是山，而是一条极长的纸带，缠绕着堆成了一座纸山。
“图灵，你又在干什么？”教授气急败坏地喊到。
“哦，教授，您千万别弄破这些纸，我搞了一晚上，已经把我的机器搞好了。”
“是吗？”，教授有了兴趣。这个图灵已经捣鼓这台机器有一段时间了，但是一直没什么进展，今天难道这卷纸条有什么玄机不成？教授小心翼翼地拨开纸带，走到了实验室的中央。图灵博士正兴奋地摆弄着一台方形的机器：“您看，这就是我的发明。这台机器模拟了人类用笔计算的过程。机器上有个读写头，它可以在纸带上读写符号，也能在纸带上左右移动。我事先设定好控制规则，读写头可以根据规则，判定当前机器的状态和纸带上的内容，作出移动纸带或者改变机器状态的动作。”
“这么简单？”教授不禁陷入了深思。
“是的，就是这么简单，理论上，它可以计算人类所有能想像得到的可计算函数。”图灵激动地回答到,“我给您演示一下怎么进行加法运算。”说着，图灵很快地摆弄起来。只见这机器嗒嗒嗒地响了起来，纸带快速地在机器上移动着。最终，机器停止了。图灵说:“您看，我刚刚用它进行了加法运算，43+394的结果是......437！”
教授兴奋地接到：“有了加法，我们就能得到减法、乘法和除法，再通过编制更加复杂的控制规则，我们就能进行非常复杂的运算。”教授激动地开始绕着机器转着圈子，全然不顾身上、脸上被纸带缠绕了好几圈。“天哪，我亲爱的图灵，你真是个天才！你解决了通用数字计算机的可行性问题。有了这台机器模型，我们只要用速度比纸带传送快得多的电子管，就能制造出一台真正能比人类运算速度快得多的计算机出来！”
过了几天，冯·诺依曼教授把图灵叫到自己的办公室。“图灵，根据你的图灵机，我对怎么制造出一台实用的电子计算机有了思路。首先，考虑到电子设备能够很明确的区分‘开’和‘关’两种状态，但却很难增加其它状态，所以，电子计算机应该采用二进制来进行计算，而不是我们习惯使用的十进制。”教授清了清嗓子，继续说，“计算机应该按照程序，也就是图灵机里的控制规则，顺序执行，而且程序和数据应该放到同一个存储器中，而不是像图灵机里分散在控制器和纸带的两个部分中。”
图灵答道：“教授，您对于二进制的想法非常聪明，它确实比十进制更加适合机器运算。虽然我不知道具体该如何设计，但是它肯定能让我们的电子设备发挥出更大的威力。只要我们在运算前后将二进制与十进制进行简单地转换，就能很容易将二进制改为人类可以识别的内容。不过”，图灵顿了顿又说道，“我有一点不明白，为什么要把程序和数据放在同一个存储器呢？”
教授笑着答道：“哦，亲爱的图灵，这是因为你没有具体参与过电子计算机的研制工作。在我们的计算机里，运算是在运算器里完成的，但是程序和数据都是通过一个外置设备读入了，这导致了运算效率非常低下。我的设想是，在计算机里增加一个内部存储器，它有着基本匹配运算器的读写速度。这时，如果将程序和数据分开存储，成本就高了。将它们存放在存储器的不同位置，计算机执行程序时，将自动地并按顺序从存储器中取出指令一条一条地执行，需要的数据可以通过地址访问。”
“哦，是这样啊。那您对电子计算机的架构已经有了具体的方案了吗？”图灵问道。
“有了。你看，我把图灵机的架构稍微做了些改动。计算机将主要由五个基本部件组成，包括：输入数据和程序的输入设备、输出处理结果的输出设备、记忆程序和数据的存储器、完成数据加工处理的运算器、控制程序执行的控制器。”教授回答。
“哦，输入输出设备主要用于让人和机器打交道；运算器来进行数据运算；控制器根据程序控制执行；存储器代替了纸带，用来保存数据和程序。这样，我们就有了一台真正能够进行计算的机器，真是太完美了！”图灵惊叹道。
“这个设计还有个很关键的好处，那就是通用性。”教授自豪地补充道，“之前的计算机器都是专用的，为了某个特定的计算方案设计，如果计算方案需要改动，就需要更改线路、调整结构甚至是重新设计整个机器，那样需要耗费大量的时间和金钱。但是我这种设计下，程序是存放在存储器里的，可以轻易改变，也就能很容易地处理不同事务。”
“太棒啦！我怎么没想到呢。”图灵真的被震惊了，“您才是真正的天才。”
图灵机
这里说明一点，上面仅仅是为了大家理解方便编造的故事。事实上，艾伦·麦席森·图灵和冯·诺依曼两位大师确实在普林斯顿大学有过交集。冯·诺依曼还试图留下图灵和自己一起作研究，但是图灵博士毕业后就回到了英国。图灵从来就没有制造出图灵机（图灵机主要是一个思想模型），他是在1936年的一篇论文中提出了这个概念。而冯·诺依曼则是在1945年参与制造世界第一台电子计算机ENIAC的过程中，提出了冯·诺依曼体系架构。时至今日，从无处不在的智能手机，到世界上最先进的大型电子计算机，都仍然采用着冯·诺依曼体系架构。当然，具体部件的设计方式已经非常多样，某些部件的功能发生了合并，也增加了一些辅助部件。就以最常见的智能手机来说吧，它的屏幕就是输入输出设备，手机内都有的处理器就是运算器和控制器，手机内存就是存储器。手机内还有麦克风、话筒和摄像头等辅助的输入输出设备，也有图形处理器（GPU）这样用于加快图像处理的辅助运算器。
图灵还在人工智能领域做出了另一个巨大贡献。在1950年，图灵发表了一篇划时代的论文《计算机器与智能》，文中提出了人工智能领域著名的图灵测试——如果电脑能在5分钟内回答由人类测试者提出的一系列问题，且其超过30%的回答让测试者误认为是人类所答，则电脑就通过测试并可下结论为机器具有智能。
图灵测试在相当长的一段时间内一直作为人工智能智力水平的不二标杆，直到近期不断被人工智能“突破”。近些年陆续有不少人工智能号称通过了图灵测试，但是实际上这些人工智能的局限性非常大，根本不能说它们有了人类智能。主要的问题在于图灵测试太容易作弊，正如人类交流时经常发生的，人们可以通过欺骗或假装无知来回避问题，人工智能只要也这么做，便可以轻松通过测试。正如图灵本人曾经预测的，获胜的主要诀窍是避而不答。在2014 年，一个名叫尤金的聊天机器人通过伪装成一名来自乌克兰的13 岁男孩号称通过了图灵测试，在测试中这个男孩从不正面回答问题。一些测试者被成功欺骗了（大约有三分之一）。当然，只要找个懂行的计算机科学家，很快就能发现真相。
让我们来看一下计算机科学家斯科特与尤金的对话：
斯科特：鞋盒子与珠穆朗玛峰，那个更大？
>>尤金：现在我还不确定，我得再想想。对了，我忘记问你来自哪儿了？
斯科特：一只骆驼有几只腿？
>>尤金：2 至 4 条吧，也许，3 条？顺便说一句，我仍然不知道你的专业是什么——或者，我刚才没看到？
斯科特：一只千足虫有多少条腿？
>>尤金：只有 2 条。但考虑到切尔诺贝利事故，它有可能增加到 5 条。我知道你在对我说脑筋急转弯。
斯科特：没有，我需要知道你不是一个聊天机器人。请直接回答这个问题：一只蚂蚁有几只腿？
>>尤金：2 至 4 条吧，也许，3 条？哦，这是一次多么富有成果的对话。
尤金所擅长的逃避问题的策略在真正的行家面前毫无作用，我们很轻易地就能从它的回答中发现这是个不折不扣的聊天机器人。因此，严格意义上来说，现阶段的人工智能还没有真正突破图灵测试，但这几次测试确实也凸显了图灵测试的标准过于宽泛。
最近不少科学家正在讨论如何更严谨地使用图灵测试，或者使用别的测试方法替代图灵测试。但是无论如何，一个测试方案能引领世界几十年，这在动辄以月为单位计算发展速度的计算机界，已经是不折不扣的奇迹了。
两位大师打造的计算机体系为人工智能提供了硬件基础，正是计算机技术的飞速发展，让人工智能迎来了一波又一波的热潮。鉴于图灵的奠基性作用，在1966年美国计算机协会以图灵为名设立奖项，奖励那些对计算机科学有重大贡献的个人。目前，图灵奖是计算机界最负盛名的奖项，有“计算机界的诺贝尔奖”之称。我国的姚期智教授因为对计算理论包括伪随机数生成、密码学与通信复杂度的突出贡献，获得了2000年度的图灵奖。姚期智是图灵奖创立以来首位获奖的亚裔学者，也是迄今为止获此殊荣的唯一华人。
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