Мысль — материальна: Алан Тьюринг как «универсальный вычислитель. Чем прославился Алан Тьюринг? Вклад в информатику Алан тьюринг самая яркая личность 20 века

С развитием компьютерных технологий возрос интерес к личности Алана Тьюринга. Кем был этот человек? Какой оставил след в истории информатики и математики? Почему это имя было долго в забвении?

Кто такой Алан Тьюринг, каковы его заслуги перед наукой? Сегодня найдется немало людей, которые смогли бы уверенно ответить на этот вопрос. А уж тем более в узких профессиональных кругах – без «машины Тьюринга» ни один современный учебник математической логики не обходится. Прекрасно знают учёного и специалисты из области информатики. Правда, у некоторых эти знания немного однобокие. «Тьюринг – первый хакер» – все, что им известно об этом гениальном человеке.

Несмотря на то, что Алана Тьюринга можно поставить в один ряд с известнейшими математиками, например, Декартом или Лейбницем, признание пришло к нему через много лет после смерти. Впрочем, сам Тьюринг сделал все возможное при жизни, чтобы его открытия не получили достойного признания современников. Равнодушие ученого к собственным достижениям сыграло против него же.

Личность Алана Тьюринга очень противоречивая. Да и его жизненный путь не назовешь гладким. Чтобы понять этого человека, надо обратиться к беспристрастным фактам его биографии.

Детство

Как вы думаете, что требуется для появления гения на свет? С точки зрения биологии, должны уникальным образом смешаться гены его родителей. Да и не только родителей, а всех предков до n-ного колена. Природа готовится к появлению гения задолго до даты его рождения.

И вот в 1912 году 23 июня родился маленький Алан. Случилось это в чопорной Англии в одной из лондонских лечебниц. У своих родителей Алан Мэтисон был вторым ребенком. Кстати, отец и мать ученого встретились не в Лондоне, а в далекой Индии (еще одна чудесная случайность, приведшая к появлению гения). Отец еще долго – до 1926 года – служил в этой стране. Братья Алан и Джон оставались на попечении друзей семьи, а затем в лондонском частном интернате, где получали истинно английское строгое воспитание.

Уже с раннего детства мальчик интересовался такими науками, как математика, физика, химия. Научившись читать в шесть лет, Алан начал изучать не сказки как все дети, а научно-популярную литературу. Даже самостоятельно проводил довольно серьезные химические эксперименты: например, получал йод из водорослей. Родители опасались, что эти увлечения помешают ему попасть в престижную английскую школу. Хотя эти опасения были совершенно напрасными.

В возрасте 13 лет младший Тьюринг поступил в знаменитую школу города Шерборн. Эта школа, к сожалению, имела гуманитарный уклон, что не соответствовало увлечениям Алана Мэтисона. Поэтому все годы учебы он слыл плохим учеником, что, согласитесь, для гениев опять же не редкость. Своим поведением он доводил учителей гуманитарных дисциплин до стресса. А как же, позвольте спросить, будет себя вести ребенок на совершенно неинтересных для него занятиях? После уроков вместо подготовки домашних заданий Тьюринг изучал теорию относительности.

Тем не менее, находились преподаватели даже в этой школе, которые смогли заметить необыкновенную одаренность мальчика. Одна из записей в классном журнале гласит, что такие ученики рождаются один раз в два столетия, и он зря теряет время в Шерборнской школе. Однако над Тьюрингом нависла нешуточная угроза остаться без аттестата.

Так бы и пришлось провести свои последние школьные годы в унынии и разочаровании, если бы не случилась чудесная встреча: Алан подружился с Кристофером Моркомом. Для Тьюринга эта дружба стала настоящим спасением. Одноклассников отпугивал его эксцентричный вид, необычные прически, манера говорить. А с Крисом они оказались родными по духу: вместе бездельничали на занятиях, вместе изучали астрономию с математикой, вместе мечтали о Кембридже. Внезапная смерть Криса стала первым жизненным ударом для Тьюринга. Он еще больше уверовал в бессмертие человеческого Духа. С течением времени эта вера сильно пошатнулась, но человеческий разум интересовал Тьюринга всю жизнь.

Первые шаги в науку

В 1931 году Алан Мэтисон, худший ученик школы, поступил в кембриджский Кингз-колледж. Здесь он смог по-настоящему заняться любимой наукой. Особенно его увлекли математика и квантовая физика. Эти дисциплины отвечали на многие интересовавшие его вопросы. По-прежнему эксцентричное поведение Тьюринга отталкивало от него «правильных» студентов. Тем не менее, Алан с блеском закончил учебное заведение спустя четыре года. А с 1936 года около двух лет он работал в Принстоне под началом А.Черча. В 1938 году, защитив докторскую диссертацию, Тьюринг вернулся в Англию, где продолжал изучение теории чисел и логики. Одновременно он посещал семинары по философии математики Л.Витгенштейна, с которым вступал в спор по различным позициям.

Машина Тьюринга

В 1934 году Тьюринг слушал лекции известного М.Ньюмана. На них он впервые столкнулся с проблемой алгоритмов. Ранее эта проблема была поднята Д.Гильбертом еще в 1900 году. Её так и назвали «десятой проблемой Гильберта». Возможно ли с применением алгоритмов решить математическую задачу? Понятия «алгоритма» тогда просто не было. Тьюринг же предположил существование некой машины, которая смогла бы сама изучать мир вокруг себя. Эта машина не физический, а абстрактный объект. Однако через множество лет идеи были применены в практической деятельности.

Взломщик кодов

Еще до начала Второй мировой войны Тьюринг увлекся криптографией и начал работать в Блетчли-Парке. Уже тогда он участвовал в разгадке немецких шифров. А с началом войны Тьюринг полностью перешел в эту организацию. Блетчли-Парку нужен был гениальный сотрудник, и он его получил.

В 1939 году военное ведомство Британии поручило ученому рассекретить «Энигму» – шифровальное устройство. Немецкие радиограммы не поддавались никаким дешифраторам. Все считали «Энигму» совершенной. Сложность шифра была в том, что в нем содержалось больше букв, чем в исходном тексте. Тьюринг вместе с друзьями-шахматистами изобрел достойный ответ «Энигме» – «Бомбу». Это была настоящая бомба для немцев: устройство моментально расшифровывало радиограммы. В дальнейшем друзья совершенствовали свою «Бомбу» с улучшением «Энигмы».

Также Тьюринг кодировал переписку Рузвельта и Черчилля. За свои достижения он был удостоен Ордена Британской империи.

Тест Тьюринга

После войны Тьюринг занимался различной деятельностью, включая криптологию. Также не бросал своего увлечения спортом: шахматами и бегом. Многие не знают, что в кроссе у Тьюринга были мировые результаты. В одном из соревнований он показал время лучше серебряного призера Олимпиады 1948 года. Кстати, первую компьютерную программу для шахмат также разработал Тьюринг. Недаром говорят, что талантливый человек талантлив во всем!

Но более значительные достижения в послевоенное время ученый показал в области создания искусственного интеллекта. Тьюрингу было поручено разработать программное обеспечение для первой «мыслящей машины». Ученого очень интересовал вопрос о возможности замены человека машиной. В журнале «Мind» был предложен знаменитый тест. Суть этого эксперимента заключается в создании ситуации, в которой происходит оценка способности машины думать. Сможет ли человек выявить, кто его собеседник – искусственное устройство или другой человек. И сегодня эта тема является предметом острых споров в науке.

Несмотря на успехи в научной деятельности, в личной жизни Тьюринга пошла череда неудач. Поездка в Грецию и зарубежные контакты создали проблему со службой безопасности. Началась черная полоса в жизни Тьюринга, вызвавшая тяжелейшую депрессию. Восьмого июня 1954 года величайшего гения своего времени Алана Мэтисона Тьюринга нашли мертвым в собственном доме. Он отравился цианидом калия. Юношеское увлечение химией сыграло роковую роль. Тьюринг сам получил отравляющее вещество и впрыснул его в яблоко. Через много лет яблоко стало символом известной компьютерной корпорация «Apple». Прожил гениальный ученый всего лишь 41 год.

За особые заслуги в области информатики ежегодно присуждается премия, названная именем Тьюринга. А в 2002 году он вошел в сотню величайших людей Великобритании.

Алан Матисон Тьюринг (англ. Alan Mathison Turing; 23 июня 1912 - 7 июня 1954) - английский математик, логик, криптограф, изобретатель машины Тьюринга.

Краткая информация об Алане Тьюринге:

Статья подготовлена Дмитрием Марьиным и Ильдаром Насибуллаевым.

Имя при рождении: Алан Матисон Тьюринг
Дата рождения: 23 июня 1912
Место рождения: Лондон, Англия
Дата смерти: 7 июня 1954
Место смерти: Вилмслоу, Чешир, Англия

Начала

Маленький Алан обладал очень пытливым умом. Самостоятельно научившись читать в возрасте б лет, он просил у своих воспитателей разрешения читать научно-популярные книги. В 11 лет он ставил вполне грамотные химические опыты, пытаясь извлечь йод из водорослей. Все это доставляло огромное беспокойство его матери, которая боялась, что увлечения сына, идущие вразрез с традиционным воспитанием, помешают ему поступить в Public School (английское закрытое частное учебное заведение для мальчиков, учеба в котором была обязательна для детей аристократов). Но ее опасения оказались напрасны: Алан смог поступить в престижную Шербонскую школу (Sherborne Public School). Впрочем, вскоре ей пришлось опасаться уже того, сможет ли ее талантливый сын окончить эту школу...

О школьных успехах Алана красноречиво свидетельствует классный журнал - юный Алан Тьюринг ничего не делал на уроках, а в свободное время - изучал "внеклассные" науки. Пятнадцатилетним подростком он самостоятельно изучил теорию относительности: его дневниковые заметки сделали бы и в наше время честь студенту-младшекурснику.

Обстановка и стиль обучения в классической британской школе, воспитывающей добропорядочных и благонадежных подданных Империи, не располагали к дальнейшему росту подобных интересов, которые к тому же Тьюрингу было совсем не с кем разделить. Преподаваемые предметы оставляли его полностью равнодушным, он успевал еле-еле и в конце концов оказался перед реальной перспективой отказа в выдаче школьного аттестата, что в очередной раз привело его мать в ужас.

Юношеская жажда знаний быстро сблизила Тьюринга и Моркома, они стали неразлучными друзьями. Теперь они на уроках французского языка уже вместе зевали или играли в крестики-нолики, одновременно обсуждая астрономию и математику. После окончания школы они оба собирались поступать в Кембриджский университет, и Алан, избавившийся от многолетнего одиночества, возможно, был почти счастлив...

Те годы были периодом бурного становления квантовой физики, и Тьюринг в студенческие годы знакомится с самыми последними работами в этой области. Большое впечатление производит на него книга Дж. фон Неймана "Математические основы квантовой механики", в которой он находит ответы на многие давно интересующие его вопросы. Тогда Тьюринг, наверное, и не предполагал, что через несколько лет фон Нейман предложит ему место в Принстоне - одном из самых известных университетов США. Еще позже фон Нейман, так же как и Тьюринг, будет назван "отцом информатики"... Но тогда, в начале 30-х годов, научные интересы обоих будущих выдающихся ученых были далеки от вычислительных машин - и Тьюринг, и фон Нейман занимаются в основном задачами "чистой" математики. (Отметим здесь математическую работу Тьюринга "Эквивалентность левой и правой почти-периодичности", вышедшую в 1935 году, в которой он упростил одну идею фон Неймана в теории непрерывных групп - фундаментальной области современной математики).

Тьюринг происходил из аристократической семьи, но никогда не был "эстетом": кембриджские политические и литературные кружки были чужды ему. Он предпочитал заниматься своей любимой математикой, а в свободное время - ставить химические опыты, решать шахматные головоломки. Он находил отдых в интенсивных занятиях спортом - греблей и бегом (марафонский бег останется его поистине страстным увлечением до конца жизни).

Студенты Кембриджа шептались о том, что Тьюринг никогда не пользуется сигналами точного времени по радио, а подстраивает будильник, глядя по ночам на звезды и производя только ему одному известные вычисления (по радио же он слушает исключительно детские передачи). Ставя химические опыты, он играл в особую игру "Необитаемый остров", изобретенную им самим. Цель игры заключалась в том, чтобы получать различные "полезные" химические вещества из "подручных средств" - стирального порошка, средства для мытья посуды, чернил и тому подобной "домашней химии"...

Тьюринг блестяще заканчивает четырехлетний (undergraduate) курс обучения. Одна из его работ, посвященная теории вероятностей, удостаивается специальной премии, его избирают в научное общество Кингз-колледжа - fellowship (нечто среднее между аспирантурой и преподавательским корпусом). Казалось, его ждет успешная карьера слегка эксцентричного кембриджского дона, работающего в области "чистой" математики (don - так в Кембридже и Оксфорде по традиции называют преподавателей).

Однако Тьюринг никогда не удерживался в каких-либо "рамках"... Никто не мог предвидеть, какая экзотическая проблема неожиданно увлечет его и какой математически неординарный способ ее решения ему удастся придумать.

В 1935-1936 гг. Тьюринг создает теорию, которая навсегда впишет его имя в науку. Изложение этой теории - теории "логических вычисляющих машин" - позже войдет во все учебники по логике, основаниям математики и теории вычислений. "Машины Тьюринга" станут обязательной частью учебных программ для будущих математиков и "компьютерщиков".

Тезис Чёрча-Тьюринга

Фундаментальное утверждение для многих областей науки, таких, как теория вычислимости, информатика, теоретическая кибернетика и др. Это утверждение было высказано Алонзо Чёрчем и Аланом Тьюрингом в середине 1930-х годов.

В самой общей форме оно гласит, что любая интуитивно вычислимая функция является частично вычислимой, или, что тоже самое, может быть вычислена некоторой машиной Тьюринга.

Физический тезис Чёрча - Тьюринга гласит: Любая функция, которая может быть вычислена физическим устройством, может быть вычислена машиной Тьюринга.

Тезис Чёрча - Тьюринга невозможно строго доказать или опровергнуть, поскольку он устанавливает «равенство» между строго формализованным понятием частично вычислимой функции и неформальным понятием «интуитивно вычислимой функции».

Проблема останова

Это проблема разрешимости, которая может неформально быть поставлена в виде: Даны описание алгоритма и его начальные входные данные, требуется определить, сможет ли выполнение алгоритма с этими данными завершиться когда-либо. Альтернативой этому является то, что он работает всё время без остановки.

Алан Тьюринг доказал в 1936 году, что общий алгоритм для решения проблемы зависания для любых возможных входных данных не может существовать. Мы можем сказать, что проблема зависания неразрешима на машине Тьюринга. Т.е. было обнаружено, что компьютеры всё-таки могут решить не любую математическую задачу.

Машина Тьюринга

Машина Тьюринга - абстрактный исполнитель (абстрактная вычислительная машина). Была предложена Аланом Тьюрингом в 1936 году для формализации понятия алгоритма.

Машина Тьюринга является расширением конечного автомата и, согласно тезису Чёрча - Тьюринга, способна имитировать все другие исполнители (с помощью задания правил перехода), каким-либо образом реализующие процесс пошагового вычисления, в котором каждый шаг вычисления достаточно элементарен.

В состав Машины Тьюринга входит бесконечная в обе стороны лента, разделённая на ячейки, и управляющее устройство, способное находиться в одном из множества состояний. Число возможных состояний управляющего устройства конечно и точно задано.

Управляющее устройство может перемещаться влево и вправо по ленте, читать и записывать в ячейки ленты символы некоторого конечного алфавита. Выделяется особый пустой символ, заполняющий все клетки ленты, кроме тех из них (конечного числа), на которых записаны входные данные.

Управляющее устройство работает согласно правилам перехода, которые представляют алгоритм, реализуемый данной Машиной Тьюринга. Каждое правило перехода предписывает машине, в зависимости от текущего состояния и наблюдаемого в текущей клетке символа, записать в эту клетку новый символ, перейти в новое состояние и переместиться на одну клетку влево или вправо. Некоторые состояния Машины Тьюринга могут быть помечены как терминальные, и переход в любое из них означает конец работы, остановку алгоритма.

Машина Тьюринга называется детерминированной, если каждой комбинации состояния и ленточного символа в таблице соответствует не более одного правила, и недетерминированной в противном случае.

Конкретная машина Тьюринга задается перечислением элементов множества букв алфавита A, множества состояний Q и набором правил, по которым работает машина. Они имеют вид: q i a j ->q i1 a j1 d k (если головка находится в состоянии q i , а в обозреваемой ячейке записана буква a j , то головка переходит в состояние q i1 , в ячейку вместо a j записывается a j1 , головка делает движение d k , которое имеет три варианта: на ячейку влево (L), на ячейку вправо (R), остаться на месте (H)). Для каждой возможной конфигурации имеется ровно одно правило. Правил нет только для заключительного состояния, попав в которое машина останавливается. Кроме того, необходимо указать конечное и начальное состояния, начальную конфигурацию на ленте и расположение головки машины.

Интуитивное понимание машины Тьюринга таково: имеется бесконечная лента, разделённая на клетки. По клеткам ездит каретка. Прочитав букву, записанную в клетке, каретка движется вправо, влево или остаётся на месте, при этом буква заменяется новой. Некоторые буквы останавливают каретку и завершают работу.

Любая интуитивно вычислимая функция является частично рекурсивной, или, эквивалентно, может быть вычислена с помощью некоторой машины Тьюринга.

Расшифровка кода «Энигмы»

В 1939 году британское военное ведомство поставило перед Тьюрингом задачу разгадать секрет "Энигмы" – специального устройства, использовавшегося для шифровки радиограмм в германском военно-морском флоте и в "люфтваффе". Британская разведка раздобыла это устройство, но расшифровывать перехваченные радиограммы немцев не удавалось.

Тьюрингу была предоставлена свобода действий. Он работал в Блечли Парке - британском криптографическом центре, где возглавлял одну из пяти групп, Hut 8, занимавшихся в рамках проекта «Ультра» расшифровкой закодированных немецкой шифровальной машиной «Энигма» сообщений Кригсмарине и Люфтваффе. Вклад Тьюринга в работы по криптографическому анализу алгоритма, реализованного в «Энигме» основывался на более раннем криптоанализе предыдущих версий шифровальной машины, выполненных в 1938 году польским криптоаналитиком Марианом Реевским.

В начале 1940 года он разработал дешифровальную машину «Бомба», позволявшую читать сообщения Люфтваффе. Принцип работы «Бомбы» состоял в переборе возможных вариантов ключа шифра и попыток расшифровки текста, если была известна часть открытого текста или структура расшифровываемого сообщения. Перебор ключей выполнялся за счет вращения механических барабанов, сопровождавшегося звуком, похожим на тиканье часов, из-за чего «Бомба» и получила свое название. Для каждого возможного значения ключа, заданного положениями роторов (количество ключей равнялось примерно 1019 для сухопутной «Энигмы» и 1022 для шифровальных машин, используемых в подводных лодках), «Бомба» выполняла сверку с известным открытым текстом, выполнявшуюся электрически. Первая в Блетчли «Бомба» Тьюринга была запущена 18 марта 1940 года. Дизайн «Бомб» Тьюринга так же был основан на дизайне одноименной машины Реевского.

Через полгода удалось взломать и более стойкий шифр Кригсмарине. Позже, к 1943 году, Тьюринг внес ощутимый вклад в создание более совершенной дешифровальной электронно-вычислительной машины «Колосс», использующейся в тех же целях.

Создание одного из первых компьютеров

Алан Тьюринг участвовал в послевоенные годы в создании мощного компьютера - машины с хранимыми в памяти программами, ряд свойств которой он взял от своей гипотетической универсальной машины. В 1947 году Тьюринг в Манчестере создал один из первых компьютеров в мире. Опытный образец компьютера ACE (Automatic Computing Engine - автоматическое вычислительное устройство) вступил в эксплуатацию в мае 1950 г. Тьюринг увлекался проблемами машинного интеллекта (он даже придумал тест, который по его мнению позволял выяснить, может ли машина мыслить).

Кроме работы в университете, Тьюринг продолжал сотрудничать и с Департаментом кодов. Только теперь в центре его внимания были уже шифры советской резидентуры в Англии. В 1951 году он был избран членом королевского научного общества.

Основатель теории искусственного интеллекта

Тьюринг является основателем теории искусственного интеллекта. Машина Тьюринга является расширением модели конечного автомата и способна имитировать (при наличии соответствующей программы) любую машину, действие которой заключается в переходе от одного дискретного состояния к другому.

Тест Тьюринга

Тест Тьюринга - тест, предложенный Аланом Тьюрингом в 1950 г. в статье «Вычислительные машины и разум» (Computing machinery and intelligence) для проверки, является ли компьютер разумным в человеческом смысле слова. Тьюринг предложил тест, чтобы заменить бессмысленный, по его мнению, вопрос «может ли машина мыслить?» на более определенный.

Тест должен проводиться следующим образом. Судья (человек) переписывается на естественном языке с двумя собеседниками, один из которых - человек, другой - компьютер. Если судья не может надежно определить, кто есть кто, считается, что компьютер прошел тест. Предполагается, что каждый из собеседников стремится, чтобы человеком признали его. Чтобы сделать тест простым и универсальным, переписка сводится к обмену текстовыми сообщениями. Переписка должна производиться через контролируемые промежутки времени, чтобы судья не мог делать заключения исходя из скорости ответов. (Во времена Тьюринга компьютеры реагировали медленнее человека. Сейчас это правило необходимо, потому что они реагируют гораздо быстрее, чем человек.)

Тьюринг предсказал, что компьютеры в конечном счёте пройдут его тест. Он считал, что к 2000 году компьютер с памятью 1 миллиард бит (около 119 МБ) в ходе 5-минутного теста сможет обмануть судей в 30 % случаев. Это предсказание не сбылось. Тьюринг также предсказал, что сочетание «мыслящая машина» не будет считаться оксюмороном, а обучение компьютеров будет играть важную роль в создании мощных компьютеров (с чем большинство современных исследователей согласны).

Пока что ни одна программа и близко не подошла к прохождению теста. Ежегодно производится соревнование между разговаривающими программами и наиболее человекоподобной, по мнению судей, присуждается приз Лёбнера (Loebner). Есть также дополнительный приз для программы, которая, по мнению судей, пройдет тест Тьюринга. Этот приз еще не присуждался. Самый лучший результат показала программа A.L.I.C.E. выиграв приз Лёбнера 3 раза (в 2000, 2001 и 2004).

Преследование за гомосексуальность и смерть Тьюринга

Всё рухнуло буквально в один день. В 1952 году квартиру Тьюринга обокрали. В ходе расследования выяснилось, что это сделал один из друзей его сексуального партнёра. Учёный никогда, в общем-то, не скрывал своей "нетрадиционной сексуальной ориентации", но и вызывающе себя не вёл. Однако скандал с кражей получил широкую огласку, и в результате обвинение в "непристойном поведении" было выдвинуто против самого Тьюринга. 31 марта 1953 года состоялся суд. Приговор предполагал выбор: либо тюремное заключение, либо инъекции женского гормона эстрогена (способ химической кастрации). Он выбрал последнее.

Из Департамента кодов его уволили. Лишили допуска к секретным материалам. Правда, коллектив преподавателей Манчестерского университета взял Тьюринга на поруки, но он и в университете почти не появлялся. 8 июня 1954 года Алан Мэтисон Тьюринг был найден мёртвым в своём доме. Он покончил жизнь самоубийством, отравившись цианистым калием. Раствор цианида Тьюринг впрыснул в яблоко. Надкусив его, он скончался. Тем не менее, его мать считала, что он отравился случайно, так как всегда небрежно работал с химикатами. Есть версия, по которой Тьюринг специально выбрал такой способ, чтобы дать матери возможность не верить в самоубийство.

Говорят, именно этот плод, найденный затем на ночном столике Алана, и стал эмблемой знаменитой компьютерной фирмы "Эппл". Впрочем, яблоко – это еще и библейский символ познания и греха.

Память об Алане Тьюринге

Премия Тьюринга (англ. Turing Award) - самая престижная премия в информатике, ежегодно вручаемая Ассоциацией вычислительной техники за выдающийся научно-технический вклад в этой области. Премия спонсируется корпорациями Intel и Google и в настоящий момент сопровождается наградой в 250 000 долларов США. Впервые Премия Тьюринга была присуждена в 1966 году Алану Перлису за развитие технологии создания компиляторов.

Литература

Alan Turing, On computable numbers, with an application to the Entscheidungsproblem, Proceedings of the London Mathematical Society, Series 2, 42 (1936), pp 230-265.
Тьюринг А.М. Вычислительные машины и разум. Хофштадер Д., Деннет Д. - Самара: Бахрах-М, 2003. - С. 47-59.
Джон Хопкрофт, Раджив Мотвани, Джеффри Ульман ГЛАВА 8. Введение в теорию машин Тьюринга // Введение в теорию автоматов, языков и вычислений (Introduction to Automata Theory, Languages, and Computation). - М.: «Вильямс», 2002. - С. 528. - ISBN 0-201-44124-1
Иван Долмачев. Статья про Алана Тьюринга.
Г.Далидо. Заметки об искусственном интеллекте: Энигма Тьюринга.

Мнение редакции сайта может не совпадать с мнением авторов.
Copyright 2006-2013 сайт. При использовании материалов сайта активная гиперссылка на "сайт" обязательна.
Страница сгенерирована за 0.0046 сек. Хостинг

А́лан Мэ́тисон Тью́ринг, OBE - английский математик, логик, криптограф, оказавший существенное влияние на развитие информатики. Кавалер Ордена Британской империи, член Лондонского королевского общества.

Алан Матисон Тьюринг OBE (англ. Alan Mathison Turing; 23 июня 1912 — 7 июня 1954) — английский математик, логик, криптограф, оказавший существенное влияние на развитие информатики. Предложенная им в 1936 году абстрактная вычислительная «Машина Тьюринга» позволила формализовать понятие алгоритма и до сих пор используется во множестве теоретических и практических исследований.

Жизнь Алана Тьюринга закончилась трагически. Он был признан «одной из самых известных жертв гомофобии в Великобритании».

Сын британского чиновника в Индии, Алан учился во Франции, Англии и, затем, в США. Тогда многие математики пытались создать алгоритм для определения истинности высказываний.

Но Гёделю удалось доказать, что любая полезная математическая система аксиом неполна в смысле, что в ней существует высказывание, истинность которого нельзя ни опровергнуть, ни подтвердить. Это побудило Тьюринга доказать, что нет общего метода определения истинности и, таким образом, математика всегда будет содержать недоказуемые высказывания.

В своей работе Тьюринг предложил проект простого устройства, имеющего все основные свойства современной информационной системы: программное управление, память, и пошаговый способ действий. Эта воображаемая машина, получившая название «машины Тьюринга», используется в теории автоматов или компьютеров.

Когда Тьюринг из США возвратился в Англию, началась вторая мировая война. Одним из важнейших вооружений этой войны была ЭВМ «Колосс» по проекту «Ультра», начавшая в 1943 году взламывать сверхсложные шифры немцев. Работа этой системы значительно помогла союзникам в борьбе с немецко-фашистскими захватчиками.

После войны в 1945 Алан возглавил проект создания компьютера «ТУЗ» (ACE, Automatic Computing Engine), а в 1948 Тьюринг стал работать с «МАДАМ» (MADAM, Manchester Automatic DigitAl Machine), компьютером с самой большой памятью в мире в то время.

Работы Алана по сооружению первых ЭВМ и развитию методов программирования имели неоценимую важность, дав основу большинству исследований в области искусственного интеллекта. Он полагал, что компьютеры, в конце концов, смогут мыслить как человек, и предложил простую проверку, известную как тест Тьюринга, оценивающую способность машины мыслить: побеседуйте с ЭВМ, и пусть она убедит вас, что она — человек.

В 1952 году Тьюринг издал первую часть его теоретического изучения развития форм живых организмов. Но эта работа осталась незаконченной.

В 1952 г. обворовали квартиру Тьюринга, и в ходе расследования полиция выяснила, что кражу совершил друг его любовника. Скандал получил широкую огласку — и 30 марта 1953 года состоялся судебный процесс, на котором Тьюринг был обвинен в мужеложестве. На выбор ему было предложено два приговора-либо заключение в тюрьме, либо подавление либидо с помощью инъекций женского гормона эстрогена. Ученый выбрал второе.

Последствия суда были катастрофическими — Алана Тьюринга уволили из шифроаналитического бюро и Манчестерского университета. Правда, потом ему все-таки вернули возможность преподавать. Тем не менее учёный до 1954 г. прожил в затворничестве, играя в свою любимую игру «Необитаемый остров», которая заключалась в получении всевозможных химических веществ из популярных продуктов.

8 июня 1954 года Алан Мэтисон Тьюринг был найден мертвым в своем доме — отравился цианидом. Яблоко, начиненное этой отравой, лежало рядом на ночном столике. До сих пор точно не известно, было ли это самоубийством или Тьюринга погубили завистники. Его мать считала, что он отравился случайно, так как всегда небрежно работал с химикатами.

Было обнаружено, что компьютеры всё-таки могут решить не любую математическую задачу. Алан Тьюринг доказал в 1936 году, что общий алгоритм для решения проблемы остановки для любых возможных входных данных не может существовать.

Во время Второй мировой войны Тьюринг работал в Блечли Парке — британском криптографическом центре, где возглавлял одну из пяти групп, Hut 8, занимавшихся в рамках проекта «Ультра» расшифровкой закодированных немецкой шифровальной машиной «Энигма» сообщений кригсмарине и люфтваффе. Вклад Тьюринга в работы по криптографическому анализу алгоритма, реализованного в «Энигме» основывался на более раннем криптоанализе предыдущих версий шифровальной машины, выполненных в 1938 году польским криптоаналитиком Марианом Реевским.

В начале 1940 года он разработал дешифровальную машину «Бомба», позволявшую читать сообщения люфтваффе. Принцип работы «Бомбы» состоял в переборе возможных вариантов ключа шифра и попыток расшифровки текста, если была известна часть открытого текста или структура расшифровываемого сообщения.

Перебор ключей выполнялся за счёт вращения механических барабанов, сопровождавшегося звуком, похожим на тиканье часов, из-за чего «Бомба» и получила свое название. Для каждого возможного значения ключа, заданного положениями роторов (количество ключей равнялось примерно 1019 для сухопутной «Энигмы» и 1022 для шифровальных машин, используемых в подводных лодках), «Бомба» выполняла сверку с известным открытым текстом, выполнявшуюся электрически.

Первая в Блетчли «Бомба» Тьюринга была запущена 18 марта 1940 года. Дизайн «Бомб» Тьюринга так же был основан на дизайне одноимённой машины Реевского.

Даже читая зашифрованные немецкие сообщения, в марте 1943 года Великобритания стояла на грани поражения в Битве за Атлантику и во всей Второй мировой войне. Вполне вероятно, что без расшифровки кода «Энигмы» ход этой войны был бы иным.

Алан Тьюринг высказал предположение (известное как тезис Чёрча — Тьюринга), что любой алгоритм в интуитивном смысле этого слова может быть представлен эквивалентной машиной Тьюринга.

Уточнение представления о вычислимости на основе понятия машины Тьюринга (и других эквивалентных ей понятий) открыло возможности для строгого доказательства алгоритмической неразрешимости различных массовых проблем (то есть проблем о нахождении единого метода решения некоторого класса задач, условия которых могут варьироваться в известных пределах).

Простейшим примером алгоритмически неразрешимой массовой проблемы является так называемая проблема применимости алгоритма (называемая также проблемой остановки).

Она состоит в следующем: требуется найти общий метод, который позволял бы для произвольной машины Тьюринга (заданной посредством своей программы) и произвольного начального состояния ленты этой машины определить, завершится ли работа машины за конечное число шагов, или же будет продолжаться неограниченно долго.

Тьюринг является основателем теории искусственного интеллекта.

Машина Тьюринга является расширением модели конечного автомата и способна имитировать (при наличии соответствующей программы) любую машину, действие которой заключается в переходе от одного дискретного состояния к другому.

Тест Тьюринга — тест, предложенный Аланом Тьюрингом в 1950 году в статье «Вычислительные машины и разум» (англ. Computing Machinery and Intelligence) для проверки, является ли компьютер разумным в человеческом смысле слова. В этом тесте один или несколько людей должны задавать вопросы двум тайным собеседникам и на основании ответов определять, кто из них машина, а кто человек. Если не удавалось раскрыть машину, которая маскировалась под человека, предполагалось, что машина разумна.

Тьюринг был гомосексуалистом. В то время в Великобритании гомосексуальные половые акты были запрещены законом, а гомосексуализм считался психическим заболеванием.

В 1952 году ему были предъявлены обвинения в «грубой непристойности» (англ. gross indecency) за то, что он был геем. Тьюринг был осужден, и ему предоставили выбор между двухлетним тюремным заключением и гормональной терапией в виде инъекций эстрогена, которая, по сути, была химической кастрацией.

Тьюринг выбрал терапию. Одним из эффектов была растущая грудь и снижение либидо. Кроме того, в результате осуждения он потерял право работать в области криптографии.

Через год после вынесения приговора он умер от отравления цианидом, который, видимо, содержался в яблоке, половину которого Тьюринг съел перед смертью. Было признано, что он покончил жизнь самоубийством. Тем не менее, его мать считала, что он отравился случайно, так как всегда небрежно работал с химикатами.

10 сентября 2009 года Премьер-министр Великобритании Гордон Браун публично принёс извинения за те методы, которым был подвергнут Алан Тьюринг.

В 2009 году Алан Тьюринг был признан «одной из самых известных жертв гомофобии в Великобритании».

— Память об Алане Тьюринге
* Одна из ежегодных наград Ассоциации вычислительной техники называется Премия Тьюринга.
* Алан Тьюринг упоминается в историческом романе «Криптономикон» Нила Стивенсона и фигурирует в романе Роберта Харриса «Энигма».
* Известный писатель-фантаст Гарри Гаррисон в соавторстве с американским учёным в области искусственного интеллекта Марвином Мински написал роман «Выбор по Тьюрингу» («The Turing Option», 1992).
* В романе Уильяма Гибсона «Нейромант» фигурирует «полиция Тьюринга» («регистр Тьюринга»), которая занимается контролем и следит за развитием существующих искусственных интеллектов.

В вашем браузере отключен Javascript.
Чтобы произвести расчеты, необходимо разрешить элементы ActiveX!

Современным математикам, программистам и компьютерным инженерам имя Алана Тьюринга хорошо знакомо еще со студенческой скамьи: всем им приходилось изучать "машину Тьюринга" - "основу основ" теории алгоритмов. Без "машины Тьюринга" не обходится ни один серьезный учебник по математической логике и теории вычислимости.

Почти за каждым выдающимся научным открытием стоит удивительная история. За "машиной Тьюринга" стоит история жизни научного гения - гения, который лишь через много лет после своей трагической смерти получил достойное признание.

Роль А.Тьюринга в истории информатики отнюдь не исчерпывается одним лишь изобретением "машины Тьюринга", как это может иногда показаться из-за относительной скудости опубликованных (на русском языке) сведений о нем.

Алан Тьюринг может быть причислен к плеяде составляющих гордость человечества величайших математических и философских умов, таких, как Р.Декарт, Г.В. Лейбниц, Б.Рассел, Д.Гильберт, А.Витгенштейн. Удивительно, сколь злую шутку сыграло с Тьюрингом его полное безразличие к борьбе за приоритет в научных открытиях: вплоть до недавнего времени его место в истории развития научных и инженерных идей представлялось очень неполно, если не сказать однобоко (и не в последнюю очередь благодаря некоторым американским историкам науки, тщательно заботившимся об абсолютизации своего национального приоритета в создании компьютеров, да и, пожалуй, в создании всей информатики).

Кстати, именно Алан Тьюринг впервые пустил в обращение сам термин "компьютер" в современном понимании. До этого так называли тех, кто занимался вычислениями, например, банковских служащих, работавших на арифмометре.

Мемориальная доска, установленная на стене одной из лондонских гостиниц, гласит:

"Здесь родился Алан Тьюринг (1912 - 1954), взломщик кодов и пионер информатики ". Действительно, сейчас (но отнюдь не при жизни!) Тьюринг признан одним из основателей информатики и теории искусственного интеллекта, его считают первым теоретиком современного программирования и, наконец, первым в мире хакером. (Между прочим, его "хакерская деятельность" внесла во время второй мировой войны существенный вклад в победу союзных войск над германским флотом, а один из коллег Тьюринга однажды сказал: "Я не берусь утверждать, что мы выиграли войну благодаря Тьюрингу. Однако без него могли бы ее и проиграть".)

Будущие родители Алана Тьюринга - Юлиус Мэтисон Тьюринг и Этель Сара Стоуни познакомились и обвенчались в Индии. Тьюринг служил в английском колониальном ведомстве, а Этель Сара была дочерью главного инженера Мадрасских железных дорог. Это была добропорядочная английская аристократическая семья, принадлежавшая к так называемому "высшему среднему классу" (upper-middle-class) и жившая в соответствии со строгими традициями Империи.

Лучшие дня

Спустя год после родов мать Тьюринга вернулась в Индию, оставив Алана на попечение друга семьи, отставного полковника. Позже мальчика отдали в частный интернат.

О школьных успехах Алана красноречиво свиде¬тельствует классный журнал -

юный Алан Тьюринг ничего не делал на уроках, а в свободное время - изучал "внеклассные" науки. Пятнадцатилетним подростком он самостоятельно изучил теорию относительности: его дневниковые заметки сделали бы и в наше время честь студенту-младшекурснику.

Первая попытка сдать предварительные экзамены в Кембридж, куда они ездили вместе, была для Алана неудачной. Но он не слишком расстраивался, потому что искренне радовался за Кристофера, который успешно прошел испытания и получил стипендию. Алан надеялся поступить со второй попытки, чтобы учиться вместе со своим другом. 13 февраля 1930 г. его Криса вдруг не стало. Внезапная смерть лучшего друга потрясла семнадцатилетнего Тьюринга, повергнув его в глубокую и долгую депрессию. Тем не менее, он, бывший худший ученик в классе, нашел в себе силы поступить в Кембридж. Его поддерживало твердое убеждение в своей обязанности совершить в науке то, что Кристофер уже не мог... Тьюринг очень не скоро оправится от потрясения: уже будучи студентом Кембриджа, на протяжении нескольких лет он пишет матери Моркома проникнутые душевной болью письма. В этих письмах он постоянно возвращается к размышлениям о том, как человеческий Разум - и, в частности, разум Кристофера - размешается внутри материальной оболочки и каким образом он освобождается от нее в момент физической смерти тела.

В 1932 году, во время одного из посещений семьи Моркомов, он составляет в их доме документ под названием "Природа Духа" - манифест своей веры в существование человеческого Духа после смерти. Основное положение этой работы состоит в том, что детерминизм традиционной физической картины мира и его очевидное противоречие с идеей свободы воли опровергаются новой наукой - квантовой физикой.

Вопрос об устройстве человеческого разума будет волновать его всю жизнь.

Тьюрингу была предоставлена свобода действий. Он пригласил в свой отдел "Британской школы кодов и шифров" нескольких друзей-шахматистов. У него работал, например, Гарри Голомбек, ставший впоследствии известным судьёй ФИДЕ и судивший финальный матч на звание чемпиона мира между Фишером и Спасским.

27-летнего Тьюринга и его коллег охватил настоящий спортивный азарт. Немцы считали "Энигму" неприступной. Сложность дешифровки усугублялась тем, что в закодированном слове получалось больше букв, чем в оригинале. Тем не менее, Тьюринг уже через полгода разработал устройство, названное им "Бомбой", которое позволяло читать практически все сообщения "люфтваффе". А спустя ещё год был "взломан" и более сложный вариант "Энигмы", использовавшийся нацистскими подводниками. Это во многом предопределило успех британского флота.

Заслуги Алана Тьюринга были по достоинству оценены: после разгрома Германии он получил орден, был включён в научную группу, занимавшуюся созданием британской электронно-вычислительной машины. В 1951 году в Манчестере начал работать один из первых в мире компьютеров. Тьюринг занимался разработкой программного обеспечения для него. Тогда он написал и первую шахматную программу для ЭВМ. Это был только алгоритм, потому что компьютера, способного применить эту программу, ещё не существовало.

Шахматы были не единственным хобби этого человека. Он занимался бегом, кроссом по пересеченной местности. В 1947 году на Всеанглийском марафоне занял почётное пятое место. Кроме работы в университете, Тьюринг продолжал сотрудничать и с Департаментом кодов. Только теперь в центре его внимания были уже шифры советской резидентуры в Англии. В 1951 году он был избран членом королевского научного общества.

Раствор цианида Тьюринг впрыснул в яблоко. Надкусив его, он скончался. Говорят, именно этот плод, найденный затем на ночном столике Алана, и стал эмблемой знаменитой компьютерной фирмы "Эппл". Впрочем, яблоко – это еще и библейский символ познания и греха..

Британский ученый Алан Тьюринг большую часть жизни провел в Индии, где работал его отец. С самого начала своей биографии он сильно отличался от своих сверстников - рано научился читать, его любимыми книжками были издания научно-популярной направленности, в одиннадцать лет его увлечением стали химические опыты, а в пятнадцать он самостоятельно разобрался в теории относительности.

Алану было скучно в привилегированной школе, куда его отдали родители, а все свое свободное время он посвящал изучению математики, физики и химии.

В девятнадцать лет Тьюринг стал студентом Королевского колледжа Кембриджского университета. Когда пришло время ожидать, что у подающего огромные надежды юноши появится любимая девушка, а потом и жена Алана Тьюринга, он понял, что женский пол его совсем не влечет, но не очень расстраивался по этому поводу.

Матери, надеявшейся в один прекрасный день увидеть невесту сына, он писал, что в его кругу немало симпатичных барышень, с которыми он с удовольствием общается.

Его главным увлечением продолжала оставаться математика, а одна из его научных работ, выполненная во время учебы в колледже и посвященная теории вероятности, получила специальную премию, а сам Алан Тьюринг стал членом научного общества колледжа.

После окончания университета молодой ученый начал разрабатывать теорию «Машины Тьюринга», благодаря которой навсегда вошел в историю науки, а личная жизнь Алана снова отошла на второй план. В 1938 году, когда Британия готовилась к войне с фашистской Германией, Тьюринг периодически привлекался к работам по расшифровке секретных сведений о передвижениях немецких войск в школе кодов и шифров в Блетчли-парке, а когда Англия официально вступила в войну, полностью посвятил себя этой деятельности.

Вскоре он стал начальником отдела, занимавшегося расшифровкой всех кодов немецкого военно-морского флота. И все-таки, природа свое взяла - во время работы в Блетчли-парке он влюбился в студентку математического факультета Кембриджа Джоан Кларк, приехавшую работать в отдел Тьюринга. Несмотря на то, что Алан не стал скрывать от Джоан правду о своих гомосексуальных наклонностях, это не помешало их тесному общению - девушка была очарована таким молодым и столько уже достигшим в науке человеком, обладавшим великолепным чувством юмора и острым умом.

Алан организовал смены работы так, чтобы они могли быть на работе в одно и то же время, они вместе ходили на прогулки, находили множество тем для обсуждения - им было очень хорошо вместе, настолько, что ученый сделал девушке предложение, и Джоан Кларк вскоре должна была стать женой Алана Тьюринга. Он купил ей кольцо, потом они поехали к родным Алана, принявших обрученных очень тепло.

В разговорах с невестой Алан даже говорил, что хотел бы, чтобы у них были дети, но это могло случиться только после окончания войны. Отношения между ними были очень теплыми, Алану и Джоан было хорошо вместе, у них было много общих интересов и увлечений. Однако задуманному так и не суждено было случиться - через несколько месяцев Тьюринг понял, что и сам не будет счастлив с Джоан, и не сделает счастливой ее.

Разрыв был тяжелым для обоих, но Алан сделал все возможное, чтобы Джоан поняла, что ее отвергли не как личность, поэтому они сохранили дружеские отношения до конца жизни Тьюринга.

Спустя несколько лет Алан сделал попытку возобновить прежние отношения с Кларк, но она была против.

У Тьюринга были романы с мужчинами, и один из них закончился для выдающегося ученого плачевно. Алан познакомился с молодым рабочим, который потом его ограбил. Обиженный на парня Тьюринг написал заявление в полицию, а задержанный грабитель публично поведал о гомосексуальных наклонностях Алана, состоялся суд, и только благодаря огромным заслугам перед Британией, Тьюринга не посадили в тюрьму, а назначили принудительное лечение, которое, в конце концов, привело не только к изменению его тела, но и к разрушению интеллекта.

Когда лечение было отменено, было уже поздно - препараты сделали свое дело, чего ученый перенести не мог. Все закончилось тем, что Тьюринг покончил свою жизнь самоубийством.