五年前，长大成人的神童斯蒂芬·沃尔夫勒姆尽其所能地试图改变科学历史的进程。这位前粒子物理学家，在所有人看来都是一位天才，将自己关于计算机、数学和宇宙本质的二十年来的深刻思考倾注到一本雄心勃勃的 1200 页著作中，谦逊地命名为《一种新科学》。
当那未能说服他的同行时，他提供了现金奖励。
本周，沃尔夫勒姆的软件公司 Wolfram Research 宣布，将向一位大学生颁发 25,000 美元的奖金，以证明该书中的一个推测——一种非常简化的图灵机，一种计算机的数学模型，原则上可以运行任何可以想象的计算机程序，从处理数学问题到锐化图像。在计算机科学术语中，这被称为通用性。
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沃尔夫勒姆的书探讨了这样一个主题：极端复杂性可以从非常简单的规则中产生，尤其是所谓的细胞自动机，它类似于不断扩展的井字游戏，可以产生复杂的、不重复的模式，让人联想到从雪花到量子力学再到自然选择的一切。这位前神童认为，这种模型可能提供比传统的微积分工具更好的理解物理学甚至生物学的方法。
沃尔夫勒姆的主要猜想之一是，几乎任何简单的抽象规则集都应等同于一个通用图灵机，具有它可以产生的复杂性。他告诉ScientificAmerican.com，新证明的存在增加了这种观点的分量。
沃尔夫勒姆说，这也标志着“计算宇宙中的一座丰碑”。“这是路的尽头。这是可以想象的最简单的通用图灵机。”
对沃尔夫勒姆的书的批评者（而且有很多）指责他将别人的开创性工作据为己有，并夸大了它的重要性。五年后，计算专家几乎没有看到沃尔夫勒姆的想法获得认可的迹象。他们对该奖项的一些反应表明，它最重要的后果将是为年轻的亚历克斯·史密斯提供一些额外的零花钱。
20 岁的史密斯是英国伯明翰大学电气和计算机工程专业三年级学生，在沃尔夫勒姆研究公司于 5 月为庆祝《一种新科学》（NKS）出版五周年而提供奖金后，在一个在线聊天室中听说了图灵机奖。“我决定尝试一下，看看我能得到什么，”他说。“这显然不容易，因为如果他们自己能够解决这个问题，他们就不会提供这样的奖金了。”
图灵机以英国数学家艾伦·图灵的名字命名，他于 1936 年提出了这个概念。图灵机可以被认为是一个扫描打印着一串彩色点（或 0 和 1——这并不重要）的纸带的设备。该机器具有多个设置或状态，对于它遇到的每个点，它都会根据其设置执行一些规则，例如“如果点是橙色的，则将其更改为黄色，前进到下一个点并切换到设置 2”[见上图]。一台图灵机可能能够解决算术问题，而另一台可能擅长搜索数据库。
但是图灵还证明，一台这样的机器可以是通用的，这意味着如果给定正确的纸带指令，它可以模仿任何其他图灵机。这一发现为现代计算机科学奠定了基础，并解释了为什么一台计算机可以同时播放音乐、连接互联网和运行文字处理器。
简化，简化
对计算的极限感兴趣，研究人员在 20 世纪 50 年代和 60 年代为了好玩，将通用图灵机缩小到越来越小的尺寸。他们了解到，一个两状态、两种颜色 (2,2) 的图灵机不是通用的，但是一个具有七个状态和四种颜色的图灵机是通用的。在NKS中，沃尔夫勒姆报告了他的一名员工的证明，即两个状态和五种颜色足以实现通用性。
沃尔夫勒姆说，2,2 图灵机显然很简单。对于具有两个状态和三种颜色 (2,3) 的稍微复杂一点的版本来说，情况并非如此。因此，如果他关于简单规则总是会产生复杂性的观点是正确的，那么他在书中写道，2,3 图灵机实际上应该是通用的。
当然，简单与否取决于观察者的角度。史密斯说，在密集的 40 页新证明中描述的 2,3 图灵机“会消耗大量的纸带”来执行即使是很简单的工作。他指出，对其进行编程以计算 2 + 2 将占用比任何已知计算机所包含的更多内存。而图像处理呢？“它可能在宇宙末日之前都无法完成，”他说。
沃尔夫勒姆说，提出这个证明“看起来很难”。沃尔夫勒姆在 22 岁时获得了麦克阿瑟基金会的“天才”奖，但他表示自己更喜欢构建软件工具而不是编写证明。他的公司生产数值计算软件 Mathematica。
然而，史密斯将玩《龙与地下城》和用晦涩的计算机语言编写程序列为自己的爱好，他需要在伯明翰的暑假里找些事情来消遣，他的父母在那里大学的经济学系教数学。这位英国国际数学奥林匹克竞赛代表队的两届预备队员基本上说，“我无事可做。”
史密斯说，他躺在床上时看到了答案的轮廓——图灵机纸带上的点模式。五周后，他提交了一个他知道有缺陷的初步证明，但当 Wolfram Research 发回评论并且没有发现其他问题时，他说他受到了鼓舞，花了大约一周的时间对它进行修改。
沃尔夫勒姆狂热？
沃尔夫勒姆说，实际上史密斯是唯一认真的提交者。Wolfram Research 聘请了一名员工和两名付费顾问来检查证明的细节，并将其提交给由知名数学家和计算机科学家组成的八人奖项委员会。
委员会成员、卡内基梅隆大学的计算机科学家莱诺尔·布卢姆说，这位早熟的获奖者“绝对非常聪明”，她说该奖项可能会重新激起人们对简单图灵机和其他模型的复杂性的兴趣。“它让人们关注一个人们长期以来没有思考过的问题。”
当然，这个问题可能被搁置是有原因的。“找到最小的通用[图灵机]是一项不错的娱乐活动，”麻省理工学院的量子计算研究员斯科特·阿伦森说，“但它不再被认为与该领域的核心问题相关。”
纽约大学退休的数学和计算机科学教授马丁·戴维斯也是奖项委员会的成员，他补充说，“我不认为任何事情会取决于该图灵机是否是通用的。”
《NKS》中概述的更广泛的目标又如何呢？沃尔夫勒姆说，新的证明与他认为细胞自动机可以解释几乎一切的信念没有直接联系。虽然他说他的观点可能需要几十年才能被接受，但他确实看到了缓慢的进展。据他统计，“大量的论文……采用我所做的工作并将其应用于许多其他系统”——而且每天都会发表更多论文，他说。
阿伦森说，这可能是因为细胞自动机可以追溯到 20 世纪 50 年代。“NKS 对我熟悉的计算机科学和物理学所有领域的影响基本上为零，”他说。“据我所知，主要的影响是，人们现在有时会使用形容词‘沃尔夫勒姆式’来描述对琐碎或众所周知的事物的惊人主张。”戴维斯提供了更乐观的看法：“这本书有很多精美的图片。”
史密斯说，他计划把这笔钱存入银行，直到他能想到用它来做什么为止。他似乎已经习惯了他的努力受到冷遇。“我通常做的事情没有什么用处。这并没有什么不同。”