Тьюринг

Тьюринг, Алан Матисон

Алан Тьюринг
Alan Mathison Turing
Памятник в Сэквиль Парке
Дата рождения:	23 июня 1912(1912-06-23)
Место рождения:	Лондон, Англия
Дата смерти:	7 июня 1954(1954-06-07) (41 год)
Место смерти:	Вилмслоу, Чешир, Англия
Гражданство:	Великобритания
Научная сфера:	математика, логика, криптография
Известен как:	изобретатель машины Тьюринга, теста Тьюринга

А́лан Матисон Тью́ринг 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».

Краткая биография

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.

Научные достижения и открытия

Проблема остановки

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.

Расшифровка кода «Энигмы»

Блечли Парк

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.

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.

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.

Машина Тьюринга

Основная статья: Машина Тьюринга

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

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.

Теория 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

Основная статья: Тест Тьюринга

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.

Морфогенез

В 1952 году Тьюринг опубликовал работу под названием «Химические основы морфогенеза» (The chemical basis of morphogenesis), где впервые^[1] математически описывается процесс самоорганизации материи.

Преследование за гомосексуальность и смерть Тьюринга

Квартира Тьюринга в Вилмслоу

Тьюринг был гомосексуалом^[2]. 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:

С Аланом и с многими тысячами других мужчин-геев, осуждённых по гомофобным законам обошлись ужасно. А многие миллионы тех, кто не были осуждены, годами жили в постоянном страхе быть осуждёнными за то, что они такие, какие они есть.

Я горжусь тем, что те времена прошли, и что за последние 12 лет наше правительство сделало многое, чтобы сделать жизнь более справедливой и равной для нашего сообщества ЛГБТ. Признание Алана одной из самых известных жертв гомофобии в Великобритании является ещё одним шагом к обеспечению равенства.

<…>

…от имени британского правительства и всех тех, кто живёт на свободе благодаря вкладу Алана, я с большим удовлетворением говорю: прости нас, ты заслуживаешь гораздо лучшего

— Премьер-министр Великобритании Гордон Браун^[3]

В 2009 году Алан Тьюринг был признан «одной из самых известных жертв гомофобии в Великобритании».^[3]

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.

См. также

• Машина Тьюринга
• Тест Тьюринга
• Премия Тьюринга
• Тезис Чёрча — Тьюринга
• Полнота по Тьюрингу

Источники

1. ↑ как сказано в фильме BBC "Тайная жизнь хаоса" (страница с фрагментами фильма. Про работу Тьюринга - в середине первого фрагмента (субтитры)
2. ↑ Leavitt, David The Man Who Knew Too Much, p. 268, W. W. Norton & Co., 2006 ISBN 0-393-05236-2
3. ↑ ^{1 2} Treatment of Alan Turing was «appalling». // The official site of the Prime Minister’s Office, 10 сентября 2009
   Перевод заявления Премьер-министра Великобритании Гордона Брауна. // ru_antidogma, 12 сентября 2009

Ссылки

• Фотографии
• Г. Далидович «Заметки об искусственном интеллекте: маргаритки Тьюринга, Энигма Тьюринга, Яблоко Тьюринга»
• Роберт Харрис. Enigma
• Список статей, отчетов и лекций Тьюринга (англ.)