艾伦图灵和RTX显卡的"不解之缘"

近日，采用了图灵构架的最新一代RTX显卡登陆了移动端，在新显卡的加持下，现在的游戏本也同样可以通过人工智能和光线追踪技术，来使得画面更上一层楼，简直就是画面党的福音，而你们又是否知道，为什么最新一代构架要被冠名为图灵构架呢？

不少朋友对于"图灵"的了解，可能只是来源于电影《模仿游戏》中的图灵，卷福将这个角色塑造的活灵活现，小编觉得哪怕图灵在世，可能也会是这样的一个人物。

在二次世界大战期间，图灵曾在"政府密码学校"（GC&CS，今政府通信总部）工作——它位于布莱切利园，是英国顶级的机密情报机构之一。图灵在这里从事密码破译工作，有一段时间，他还领导了小屋8号（Hut 8）小组，负责德国海军密码分析，并在 期间还设计了一些加速破译德国密码的技术，包括改进波兰战前研制的机器Bombe，一种可以找到恩尼格玛密码机设置的机电机器—— 图灵在破译截获的编码信息方面发挥了关键作用，使盟军能够在包括大西洋战役在内的许多重要交战中击败纳粹，并因此帮助赢得了战争。

1945年至1947年期间，艾伦·图灵住在伦敦的汉普顿，彼时，他正在国家物理实验室（NPL）从事ACE（自动计算引擎）的设计工作。1946年2月19日，图灵曾提交过一份文件——这正是存储程序计算机的第一个详细设计——虽然 冯·诺依曼关于EDVAC报告的初稿和图灵的论文时间相差不多，但它的细节却要少得多。

可惜的是，虽然划时代的ACE是一个可行的设计方案，不过战时保密工作最终还是导致了项目的启动延迟，1947年底，失望的他回到剑桥休了整整一年的假期，并在此期间开始创作一部关于智能机械的论著——于此同时，Pilot ACE正在他缺席的情况下建造，并最终在1950年5月10日执行了它的第一个程序，这也奠定了后来计算机体系的基础——甚至可以说，这，正是梦开始的地方 （但是Turing ACE的完整版本是直到图灵去世后才建成的）。

好了，说了这么多，我们再回头，聊聊为什么会被成为图灵构架。

图灵是由Nvidia开发的GPU微体系结构的代号——作为Volta架构的继承者，它以著名的数学家和计算机科学家艾伦·图灵命名。该架构于2018年8月首次在SIGGRAPH 2018上推出，是第一个能够进行实时光线追踪的GPU，它实现了计算机图形工业的长期目标之一——包括专用的人工智能处理核心（Tensor cores）和专用的光线跟踪处理核心（RT cores）在内，是业界的一大进步。

光线追踪|Ray-tracing

图灵架构实现光线追踪的功能，是通过RT核心来完成的，它执行的光线跟踪可用于产生反射，折射和阴影，取代传统的光栅技术——如立方体贴图和深度贴图（uv法线贴图），带来更为写实的光影效果。虽然全面替换光栅技术尚且只是理论层面的构想，但图灵架构已经能实现从光线追踪中收集更加贴近现实的光影参数，来增强阴影和复杂的光影效果了，这不仅减轻了游戏开发人员的制作成本（包括操作层面和渲染时间问题），也同时为玩家们带来了更为细腻可信的画面效果——按照 Nvidia的说法，RTX系的显卡，在实行光线追踪技术的时候，所能提供的性能比之前的Pascal架构增加了约8倍。

而具体到实际运作的图形API，目前业界则主要有这几种可选方案，包括英伟达的NVIDIA OptiX、微软Microsoft的DXR，和VulkanAPI。

光线追踪的功能，主要是计算机架构、计算机图形学，以及软件层面的技术应用，虽然同图灵先生早期的工作有一定交际——但这还不足以让Nvidia的工程师们把新架构命名为"图灵架构"——真正促成这一命名的，还是人工智能的因素——人工智能正在推动历史上最伟大的技术进步，而图灵架构则将其带入到了计算机图形领域——凭借提供人工智能计算能力的Tensor Cores，图灵GPU可以实时运行强大的AI算法，提升计算机渲染游戏场景时抗锯齿，以及图像锐度的呈现效果，创造出前所未有的，清晰而又逼真的图像和特效。

于我个人而言，游戏的图像和建模复杂度在游玩游戏时其实并不是最重要的——最重要的是抗锯齿问题，它深刻地影响着游玩过程中视觉疲劳的问题，如果没有好的抗锯齿技术的话，满屏的狗牙在长时间游玩后，是足以劝退我对于一款游戏的热爱的——这对于用眼健康的危害太大了。

Tensor核心就是被用作进一步加速游戏场景最终图像的生成——Tensor核心用于填充部分渲染图像中的空白，这种技术被称为去噪。经过在超级计算机上进行的深度学习， Tensor内核学会了如何提高图像的分辨率——它会在超级计算机上学习并分析首要解决的图像问题，最终通过驱动程序更新的方式提供给消费者。

这一切，都是继Max-Q命名之后，英伟达工作人员的另一波情怀行为——为了纪念前文这位伟大而又天资聪慧的人物。

可惜，这位天才一般的数学和计算机、人工智能研究者，并没有得到他应得的善终结局——在他四十岁那年（也就是1952年），遭受入室行窃的他，被英国警方经调查后控以"明显的猥亵和性颠倒行为"罪，并进行了化学阉割——1954年，一颗被咬过一口、浸过氰化物溶液的苹果，孤零零地掉落在了地上，与此同时发生的，是一位数学及现代计算机体系的伟大贡献者的陨落。

2012年，曾有21,000多人签名请愿，要求英国政府追授图灵死后赦免状，但被当局拒绝了——直到2013年12月24日，英国司法大臣才宣布，英国女王伊丽莎白二世赦免了1952年因同性恋行为被定罪的艾伦·图灵。今日，我们都活在受益于图灵的研究而得来的信息时代里，而图灵架构这一命名，也正是对前人最好的致敬。