Алан Тюрінг

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук
Алан Матісон Тюрінг
англ. Alan Mathison Turing
Alan Turing photo.jpg
Народився 23 червня 1912(1912-06-23)
Лондон, Англія
Помер 7 червня 1954(1954-06-07) (41 рік)
Вілмслоу, Чешир, Англія
Громадянство Велика Британія Велика Британія
Галузь наукових інтересів математика, логіка, криптоаналіз, інформатика
Alma mater Королівський коледж Кембриджа,
Прінстонський університет
Науковий керівник Алонзо Черч
Відомі учні Робін Ганді (англ. Robin Gandy)
Відомий завдяки: Машина Тюрінга,
Премія Тюрінга,
Тест Тюрінга
Нагороди
Орден Британської імперії (військовий)

Алан Матісон Тюрінг (англ. Alan Mathison Turing) (*23 червня 1912 — 7 червня 1954) — англійський математик, логік і криптограф. Тюрінг часто вважається батьком сучасної інформатики.

До війни навчався в британському Королівському коледжі Кембриджа та в американському університеті Прінстон.

Під час війни працював над зламуванням шифрів німецького командування разом з американськими вченими та військовими в англійському секретному інституті Блетчлі Парк. Зокрема, брав участь у розшифровуванні повідомлень, закодованих німецькою шифрувальною машиною «Енігма». Згідно з історичною літературою, що лише зараз виходить після багаторічного засекречення подробиць, ця робота, хоча й не завжди успішна, допомогла виграти деякі військові кампанії та зберегти тисячі людей.

Зробив вагомий внесок у дослідження штучного інтелекту; запропонував експеримент, який став відомим як тест Тюрінга.

Рання біографія[ред.ред. код]

Батько Алана Тюрінга — Джуліус Метісон — шотландський аристократ, завідував британським колоніальним відомством в Індії[1][2]. Мати — Етель Сара Стоуні, була донькою головного інженера Мадраських залізниць.

Алан був другою дитиною в родині. Він народився 23 червня 1912 року в лондонській лікарні «Воррінгтон-Лодж». Дуже рідко бачив своїх батьків, які працювали в Індії. У віці 6 років Алан пішов до школи св.Михайла у Гастінгсі. В 7 років, як син аристократів навчався у Шернборнській публічній школі[en]. Вже в школі Алан проявляв видатні здібності з математики, при цьому був одним із найгірших учнів у класі з гуманітарних предметів. У шкільні роки Тюрінг став атеїстом, з його слів це було спричинено смертю його шкільного друга від туберкульозу. Проте, він продовжував вірити у безсмертність людської душі.

1929 року він намагається поступити в Кембридж разом зі своїм найкращим другом Крістофером Моркомом, але безуспішно. Через нелюбов до гуманітарних наук, Тюрінг не добрав балів на іспиті й тому після школи вступив до Королівського коледжу Кембриджа, хоча мав намір піти в Трініті-коледж. У Королівському коледжі Тюрінг навчався з 1931 по 1934 рік під керівництвом відомого математика Годфрі Гаролда Гарді.

Тоді багато математиків намагалися створити алгоритм для визначення істинності висловлювань. Геделю вдалося довести, що будь-яка корисна математична система аксіом неповна в сенсі, що в ній існує вислів, істинність якого не можна ні спростувати, ні підтвердити. Це спонукало Тюрінга довести, що немає загального методу визначення істинності, а, отже, математика завжди буде містити недовідні висловлювання.

У 1928 році німецький математик Давид Гільберт привернув увагу світової громадськості до задачі розв'язності (Entscheidungsproblem). У своїй роботі «On Computable Numbers, with an Application to the Entscheidungsproblem» (опубліковано 12 листопада 1936 року[3]) Тюрінг переформулював теорему Геделя про неповноту, замінивши універсальну формальну арифметичну мову Геделя на прості гіпотетичні пристрої. У своїй роботі він запропонував проект простого пристрою, що має всі основні властивості сучасної інформаційної системи: програмне керування, пам'ять і покроковий спосіб дій. Ця уявна машина, що отримала назву «Машина Тюрінга», використовується в теорії автоматів або комп'ютерів. Він довів, що подібна машина була б здатна провести будь-які математичні обчислення, представлені у вигляді алгоритму. Далі Тюрінг показав, що не існує розв'язку Entscheidungsproblem, спершу довівши, що проблема зупинки для машини Тюрінга нерозв'язна: в загальному випадку неможливо алгоритмічно визначити, чи зупиниться коли-небудь дана машина Тюрінга.

Хоча доказ Тюрінга було оприлюднено незабаром після еквівалентного доказу Алонзо Черча, в якому використовувалися лямбда-числення, сам Тюрінг був з ним не знайомий[4]. Підхід Алана Тюрінга прийнято вважати доступнішим і інтуїтивнішим. Ідея «Універсальної Машини», здатної виконувати функції будь-якої іншої машини, або іншими словами, обчислити все, що можна в принципі обчислити, була вкрай оригінальною. Фон Нейман визнав, що концепція сучасного комп'ютера заснована на цій роботі Алана Тюрінга. Машини Тюрінга, як і раніше є основним об'єктом дослідження теорії алгоритмів.

З вересня 1936 року по липень 1938 Тюрінг працював під керівництвом Черча в Прінстоні. Крім занять математикою, вчений вивчав криптографію, а також конструював електро-механічний бінарний помножувач. У червні 1938 року Тюрінг захистив докторську дисертацію «Логічні системи засновані на ординалах»[5][6], в якій була представлена ідея зведення за Тюрінгом, що полягає в об'єднанні машини Тюрінга з оракулом. Це дозволяє досліджувати проблеми, які неможливо розв'язати за допомогою лише машини Тюрінга.

У Кембриджі Алан Тюрінг відвідував лекції Людвіга Вітґенштайна про кризу основ математики. Вчені багато сперечалися, оскільки як Тюрінг виступав на захист формалізму, тоді як Вітґенштайн вважав, що математика не шукає абсолютну правду, а вигадує її.

Тюрінг повернувся до Англії з США на початку Другої світової війни. Одним з найважливіших озброєнь цієї війни була ЕОМ «Колос» за проектом «Ультра», що почала в 1943 зламувати надскладні шифри німців. Робота цієї системи значно допомогла в боротьбі з фашистською Німеччиною та її союзниками.

Після війни[ред.ред. код]

Після війни в 1945 Алан очолив проект створення комп'ютера ACE (Automatic Computing Engine), а в 1948 Тюрінг став працювати з «МАДАМ» (MADAM, Manchester Automatic DigitAl Machine), комп'ютером з найбільшою пам'яттю у світі на той час. Роботи Алана зі спорудження перших ЕОМ і розвитку методів програмування мали неоціненну важливість, давши основу більшості досліджень у галузі штучного інтелекту. Він вважав, що комп'ютери, врешті-решт, зможуть мислити як людина, і запропонував просту перевірку, відому як тест Тюрінга, що оцінює здатність машини мислити: поговорити з ЕОМ, і хай вона переконає вас, що вона — людина.

У 1952 Тюрінг видав першу частину його теоретичного вчення розвитку форм живих організмів. Але ця робота залишилася незавершеною.

Того ж року обікрали квартиру Тюрінга, і в ході розслідування поліція з'ясувала, що крадіжку скоїв один з його коханців. Скандал набув широкого розголосу. 30 березня 1953 року відбувся судовий процес, на якому Тюрінг був звинувачений у гомосексуальності, адже в той час це розглядалося британським правосуддям як злочин. На вибір йому було запропоновано два вироки — або ув'язнення, або придушення лібідо за допомогою хімічної терапії, а саме ін'єкцій естрогену. Вчений обрав друге, по суті, це є хімічною кастрацією.

Наслідки суду були катастрофічними — Алана Тюрінга звільнили з шифроаналітичного бюро і Манчестерського університету. Пізніше йому все ж повернули можливість викладати. Один із провідних криптографів Великої Британії перестав з'являтися на публіці, бо «лікування» призвело до росту грудей та ожиріння. Атлет, який раніше багато років їздив на велосипеді, бігав марафонські дистанції і за результатами майже пройшов кваліфікацію на участь в олімпійських іграх 1948, теперішній Тюрінг став нездатний до найпростіших спортивних вправ.

Вчений до 1954 року прожив на самоті, граючи в свою улюблену гру «Безлюдний острів», яка полягала в отриманні різноманітних хімічних речовин з популярних продуктів. 7 червня 1954 року він помер у віці 41 рік, за офіційною версією, внаслідок самогубства.

Смерть[ред.ред. код]

8 червня 1954 року Алана Тюрінга знайшли у своїй квартирі. Розтин показав, що причиною смерті було отруєння ціанідом. На тумбі було виявлено надкушене яблуко (дехто важає, що це яблуко стало символом і логотипом компанії Apple, але офіційна біографія Стіва Джобса спростовує цю теорію.[7]), і хоча його експертиза на наявність ціаніду ніколи не проводилася, думка, що саме воно містило отруту, широко поширена. Розслідування встановило, що вчений покінчив життя самогубством. Тіло було піддано кремації у Вокінзі 12 червня 1954 року.

Ходжес і Девід Левіт припускають, що Тюрінг відтворив сцену з мультфільму Волта Діснея «Білосніжка» 1937 року — улюбленої казки вченого. За словами Левіта:

« йому особливо подобалася сцена, в якій Зла Королева занурює яблуко в отруйне зілля.  »

Прихильником цієї ж версії є один друг Тюрінга — Алан Гарнер, який у 2011 році написав про це у своїй статті для The Guardian.

Доктор Джек Копеланд після досконалого вивчення результатів розтину дійшов до іншого висновку: до отруєння призвело вдихання випарів ціаніду, що виділялися апаратом для гальванопластики ложок золотом, в якому використовувався діоксид ціаніду для розщеплення золота. Тюрінг зазвичай з'їдав яблуко перед сном, і немає нічого незвичайного в тому, що він його не доїв. До того ж Тюрінг ставився до гормональної терапії (яка закінчилася за рік до події) з «часткою гумору» і не виявляв ознак зневіри, навпаки, він склав список завдань, якими планував зайнятися після вихідних. Мати вченого вважала, що смерть її сина була випадковістю, викликаною неакуратним зберіганням хімікатів, однак, Ходжес, вважає, що Тюрінг міг підлаштувати експеримент таким чином, щоб не засмучувати її.

Посмертне помилування[ред.ред. код]

У 2009 році прем'єр-міністр Великої Британії Ґордон Браун офіційно попросив вибачення за те, що тодішня британська влада засудила померлого 55 років тому математика Алана Тюрінга до примусового лікування від гомосексуальності[8]:

« З Аланом і з багатьма тисячами інших чоловіків-геїв, засуджених за гомофобними законами, обійшлися жахливо. А багато мільйонів тих, хто не були засуджені, роками жили в постійному страху бути засудженими за те, що вони такі, які вони є.

Я пишаюся тим, що ті часи минули, і що за останні 12 років наш уряд зробив багато чого, щоб зробити життя справедливішим і рівним для нашої спільноти ЛГБТ. Визнання Алана однією з найвідоміших жертв гомофобії у Великобританії є ще одним кроком до забезпечення рівності.

<...> Від імені британського уряду і всіх тих, хто живе на волі завдяки внеску Алана, я з усією щирістю кажу: прости нас, ти заслуговуєш набагато кращого.

 »

У Тюрінга не залишилося живих родичів, тому вибачення мало символічний характер. У повідомленні Браун називає математика однією з найвідоміших жертв гомофобії у Великій Британії.

2012 року більше 21 тисячі осіб підписали електронну петицію на користь помилування Тюрінга на сайті канцелярії британського прем'єр-міністра, однак парламент Великобританії відмовився помилувати засудженого. Парламентарі висловлювали жаль через вирок, але наголошували, що рішення суду ґрунтувалося на законах, які діяли в той час[9].

24 грудня 2013 року, після чергової громадської кампанії з вимогою помилування, в якій брали участь багато видатних вчених та громадських діячів, в тому числі фізик Стівен Хокінг, королева Великобританії Єлизавета II скористалася королівською прерогативою помилування (англ. Royal Prerogative of Mercy), яке є вкрай рідкісним явищем у країні, і посмертно помилувала Алана Тюрінга, засудженого за 59 років до того за гомосексуальність[10].

Наукові досягнення та відкриття[ред.ред. код]

Проблема зупинки[ред.ред. код]

Докладніше: Проблема зупинки

Було виявлено, що комп'ютери все-таки можуть розв'язати не будь-яку математичну задачу. Алан Тюрінг довів у 1936 році, що загальний алгоритм розв'язання проблеми зупинки для довільних можливих вхідних даних не може існувати.

Розшифровка коду «Енігми»[ред.ред. код]

Дешифрувальна машина «Бомба»

Під час Другої світової війни Тюрінг працював в Блетчлі-парку — британському криптографічному центрі, де очолював одну з п'яти груп, Hut 8, що займалися в рамках проекту «Ультра» розшифровкою закодованих німецькою шифрувальної машиною «Енігма» повідомлень крігсмарине і люфтваффе. Внесок Тюрінга в роботи з криптографічного аналізу алгоритму, реалізованого в «Енігма», ґрунтувався на більш ранньому криптоаналізі попередніх версій шифрувальної машини, виконаних у 1938 польським криптоаналітиком Маріаном Реєвським.

На початку 1940 він розробив дешифровальну машину «Бомба», яка дозволяла читати повідомлення люфтваффе. Принцип роботи «Бомби» полягав у переборі можливих варіантів ключа шифру і спроб розшифровки тексту, якщо була відома частина відкритого тексту або структура розшифровуваного повідомлення. Перебір ключів виконувався за рахунок обертання механічних барабанів, що супроводжувався звуком, схожим на цокання годинника, через що «Бомба» і отримала свою назву. Для кожного можливого значення ключа, заданого положеннями роторів (кількість ключів дорівнювало приблизно 1019 для сухопутної «Енігми» і 1022 для шифрувальних машин, що використовуються в підводних човнах), «Бомба» виконувала звірку з відомим відкритим текстом. Перша в Блетчлі «Бомба» Тюрінга була запущена 18 березня 1940. Дизайн «Бомб» Тюрінга так само був заснований на дизайні однойменної машини Рєєвського.

Через півроку вдалося зламати і стійкіший шифр кригсмарине. Пізніше, до 1943, Тюрінг зробив відчутний внесок у створення досконалішої дешифрувальної електронно-обчислювальної машини «Колос», що використовується в тих же цілях.

Turingery[ред.ред. код]

У липні 1942 року Тюрінг розробив техніку, названу «Turingery» (або жартівливо «Тюрінгізмус») і покликану спростити розшифровку повідомлень машини Лоренца. У Блетчлі-парку було розроблено роторний шифрувальний пристрій для телетайпа, який називався «Tunny», Turingery, по суті це був метод підбору параметрів роторів «Tunny». Тюрінг також познайомив команду, яка працювала над «Tunny» з Томмі Фловерсом, який під керівництвом Макса Ньюмана пізніше створив «Колос» — перший у світі програмований електронний комп'ютер, чия швидкість роботи дозволила ефективно застосувати статистичні методи до дешифрування повідомлень. Деякі помилково вважають, що основні заслуги з розробки «Колоса» належать Тюрінгу. Turingery і Banburismus без сумніву зіграли свою роль у зломі машини Лоренца, але сам Тюрінг ніколи прямо не брав участь у розробці.

Шифратор мови (Delilah)[ред.ред. код]

Алан Тюрінг продовжив роботу зі створення електронного пристрою для шифрування мови в телефонних мережах, розпочату ним у Bell Labs. Він почав співпрацювати з радіослужбою розвідки в Хенслоп-Парк. Разом з інженером Дональдом Бейлі Тюрінг розробив дизайн портативного шифратора промов — Delilah. Пристрій не було пристосовано для роботи з радіосистемами високої дальності і було закінчено занадто пізно, щоб застосовувати у воєнні роки. Незважаючи на успішну демонстрацію, коли було зашифровано і розшифровано промову Черчилля, Delilah не пішла в масове виробництво. У шифраторі Тюрінга використовувалося менше ніж 30 електронних ламп, і інші рішення змогли перевершити його лише через 15 років.

Машина Тюрінга[ред.ред. код]

Докладніше: Машина Тюрінга

Будь-яка інтуїтивно обчислювана функція є частково рекурсивною, або, еквівалентно, може бути обчислена за допомогою деякої машини Тюрінга. Алан Тюрінг висловив припущення (відоме як теза Черча — Тюрінга), що будь-який алгоритм в інтуїтивному розумінні цього слова може бути представлений еквівалентною машиною Тюрінга. Уточнення уявлення про обчислюваність на основі поняття машини Тюрінга (і інших аналогічних йому понять) відкрило можливості для суворого доказу алгоритмічної нерозв'язності різних масових проблем (тобто проблем про знаходження єдиного методу розв'язку деякого класу задач, умови яких можуть змінюватись у відомих межах). Найпростішим прикладом алгоритмічно нерозв'язної масової проблеми є так звана проблема застосовності алгоритму (називається також проблемою зупинки). Вона полягає в наступному: потрібно знайти загальний метод, який дозволяв би для довільної машини Тюрінга (заданої за допомогою своєї програми) і довільного початкового стану стрічки цієї машини визначити, чи завершиться робота машини за скінченне число кроків, чи буде тривати необмежено довго.

Теорія штучного інтелекту[ред.ред. код]

Тюрінг є засновником теорії штучного інтелекту. Машина Тюрінга є розширенням моделі скінченого автомату і здатна імітувати (при наявності відповідної програми) будь-яку машину, дія якої полягає в переході від одного дискретного стану до іншого.

Тест Тюрінга[ред.ред. код]

Докладніше: Тест Тюрінга

Тест Тюрінга — тест, запропонований Аланом Тюрінгом в 1950 у статті «Обчислювальні машини і розум» (англ. Computing Machinery and Intelligence) для перевірки, чи є комп'ютер розумним у людському сенсі слова. У цьому тесті один або кілька людей повинні задавати питання двом таємним співрозмовникам і на підставі відповідей визначати, хто з них машина, а хто людина. Якщо не вдавалося розкрити машину, що маскувалася під людину, передбачалося, що машина розумна.

Морфогенез[ред.ред. код]

У 1952 році Тюрінг опублікував працю під назвою «Хімічні основи морфогенезу» (англ. The chemical basis of morphogenesis[11]), де вперше математично описав процес самоорганізації матерії. Його основним інтересом у цій галузі було листорозміщення Фібоначчі — наявність чисел Фібоначчі в структурах рослин. Пізні роботи не були опубліковані аж до 1992 року, коли був випущений збірник його праць. Внесок Тюрінга в цю область вважається основоположним.

Пам'ять про Алана Тюрінга[ред.ред. код]

Вікно google.com 23 червня 2012 року

Див. також[ред.ред. код]

Примітки[ред.ред. код]

  1. Hodges 1992, p. 5
  2. «The Alan Turing Internet Scrapbook». Turing.org.uk. Архів оригіналу за 2012-10-14. Процитовано 2012-01-02. 
  3. Turing 1937
  4. Hodges 1992, p. 111
  5. Turing, Alan (1938). Systems of Logic Based on Ordinals (PhD thesis). Princeton University. doi:10.1112/plms/s2-45.1.161. 
  6. Turing, A. M. (1938). «Systems of Logic Based on Ordinals». 
  7. Волтер Айзексон Стів Джобс / Пер. з англ.: Н. Гербіш, О. Кравчук, Л. Крупницький, Л. Третяченко-Реннерю. — К. : Брайт Стар Паблішинг : Кириченко, 2012. — 604 ISBN 978-966-2665-02-4
  8. Treatment of Alan Turing was «appalling» (англ.)
  9. У Британії посмертно помилували математика і гея Тюрінга // Українська служба BBC, 24 грудня, 2013
  10. Британська королева посмертно помилувала знаменитого вченого-дешифрувальника // УНІАН, 24.12.2013
  11. Turing, A. M. (1952). «The Chemical Basis of Morphogenesis». Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences 237 (641): 37-64. doi:10.1098/rstb.1952.0012
  12. Кіра Найтлі зіграє подругу відомого математика Алана Тюрінга // Кореспондент, 5 червня 2013
  13. Lutz D. Schmadel, International Astronomical Union Dictionary of Minor Planet Names. — 5-th Edition. — Berlin Heidelberg New-York: Springer-Verlag, 2003. — 992 с. — ISBN 3-540-00238-3.

Література[ред.ред. код]

  • Алан Тюрінг(англ.) в проекті «Математична генеалогія».
  • Copeland, B. Jack (ed.). Alan Turing: Father of the Modern Computer. The Rutherford Journal.
  • Jack Copeland (ред.). «The Mind and the Computing Machine: Alan Turing and others». The Rutherford Journal. 
  • Hodges, Andrew (27 August 2007). «Alan Turing». У Edward N. Zalta. Stanford Encyclopedia of Philosophy (вид. Winter 2009) (Stanford University). Процитовано 10 January 2011. 
  • Gray, Paul (29 March 1999). «Computer Scientist: Alan Turing». TIME. 
  • Gleick, James, The Information: A History, a Theory, a Flood|The Information: A History, A Theory, A Flood, New York: Pantheon, 2011, ISBN 978-0-375-42372-7
  • Leavitt, David, The Man Who Knew Too Much: Alan Turing and the Invention of the Computer, W. W. Norton, 2006
  • Turing, A. M. (1937) [Delivered to the Society November 1936]. «On Computable Numbers, with an Application to the Entscheidungsproblem». Proceedings of the London Mathematical Society. 2 42. pp. 230–65. doi:10.1112/plms/s2-42.1.230. та Turing, A.M. (1938). «On Computable Numbers, with an Application to the Entscheidungsproblem: A correction». Proceedings of the London Mathematical Society. 2 43 (1937). pp. 544–6. doi:10.1112/plms/s2-43.6.544.

Посилання[ред.ред. код]