Alan Turing to genialny matematyk, którego rozwiązania zdecydowanie wyprzedzały epokę. Choć był doceniany za wybitne osiągnięcia w zakresie kryptografii, informatyki oraz rozwoju technologii, w pewnym momencie odsunięto go od pracy. Nierozumiany i szkalowany za swój homoseksualizm, w 1954 roku popełnił samobójstwo. Jego dokonania z zaledwie 42-letniego wystarczyły, by został uznany za ojca takich dziedzin, jak biologia matematyczna czy informatyka.
Alan Turing film
Zamknięci w akademickich pokojach i bibliotekach naukowcy rzadko są duszami towarzystwa. Prawdopodobnie również Alan Turing nie miałby szans na przedostanie się do zbiorowej świadomości, gdyby nie amerykański dramat historyczny w reżyserii Mortena Tylduma „Gra tajemnic” (ang. The Imitation Game). Scenariusz filmu był oparty na biografii Alana Turinga z 1983 roku. W rolę naukowca, który podczas II wojny światowej odszyfrowywał niemieckie wiadomości wcielił się Benedict Cumberbatch.
Źródło: Wikipedia
Film „Gra Tajemnic” miał swoją premierę w 2014 roku i okazał się ogromnym sukcesem. Przy budżecie produkcyjnym 14 milionów dolarów, zarobił ponad 233 miliony dolarów. Tym samym został uznany za najbardziej dochodowy film niezależny 2014 roku. Kinowa adaptacja biografii Alana Turinga otrzymała aż osiem nominacji do Oskara i zdobyła statuetkę za najlepszy scenariusz adaptowany. Kolejne nagrody? Oto i one:
- pięć nominacji do Złotego Globu
- trzy nominacje do Nagrody Gildii Aktorów Ekranowych
- dziewięć nominacji do nagrody BAFTA
- zdobył nagrodę People’s Choice Award naMiędzynarodowym Festiwalu Filmowym w Toronto
Tym samym postać skromnego naukowca, który odmienił losy II wojny światowej łamiąc niemiecki szyfr Enigma i zaproponował odpowiedź na pytanie „Czy maszyny mogą myśleć?” postawioną w artykule z 1950 r. „Computing Machinery and Intelligence” nagle stała się powszechnie znana.
Alan Turing Enigma
Pomysł skonstruowania maszyny szyfrującej zrodził się tuż po I wojnie światowej (w 1919 r.). Holenderski inżynier Hugo Koch stworzył pierwszy projekt urządzenia kodującego, a następnie odsprzedał patent niemieckiemu inżynierowi, który chciał go rozwinąć, a następnie sprzedawać przedsiębiorcom chcącym szyfrować poufne informacje gospodarcze. Firma Scherbius & Ritterwas zbankrutowała, a jej właściciel Artur Scherbius w 1929 r. zgiął w wypadku samochodowym. Produkowana przez niego maszyna o nazwie Enigma (gr. zagadka) została wykorzystana przez niemiecki wywiad, który był nią zainteresowany o wiele bardziej niż cywilni obywatele.
W tym samym czasie, gdy Artur Scherbius realizował swoje marzenie o stworzeniu maszyny szyfrującej, Biuro Szyfrów Oddziału II Sztabu Głównego Wojska Polskiego powołało zespół kryptologów. Ich zadaniem było zrozumienie działania i złamanie szyfrów Enigmy. Tuż przed wybuchem wojny, w 1939 r., polscy kryptolodzy przekazali wywiadowi brytyjskiemu wszystkie posiadane przez siebie informacje. Okazały się one niewystarczające, gdyż Niemcy zdążyli zmienić mechanizm działania maszyny, co wymagało podjęcia dalszych prac przez kryptologów brytyjskich.
W zespole brytyjskich kryptologów znalazł się Alan Turing. Aż do 1933 roku matematyk był zadeklarowanym pacyfistą, jednak wyczuwając zagrożenie ze strony Niemiec poświęcił się kryptografii. W 1942 roku niemieckie u-Booty dziesiątkowały konwoje morskie płynące do Wielkiej Brytanii odcinając ją tym samym od dostaw. Złamanie szyfru Enigmy było niezbędne do uzyskania przewagi w wojnie z nazistami. Zdaniem Alana Turinga kod szyfrujący niemieckie rozkazy mógł być rozpracowany jedynie przez matematyków, nie przez lingwistów.
Korzystając z wcześniejszych prac polskich kryptoanalityków w 1940 r. matematyk skonstruował tzw. bombę Turinga – urządzenie pozwalające na łamanie kodu Enigmy. Urządzenie ulepszył korzystając z pomocy matematyka Gordona Welchmana. Powstała w ten sposób szybsza od dotychczasowej wersja nazywana bombą Turinga-Welchmana. Stworzenie maszyny to był zaledwie pierwszy krok w walce o rozszyfrowywanie niemieckich rozkazów i wiadomości. Niedobór personelu sprawiał, że wiele wiadomości pozostawało nierozszyfrowanych. Sfrustrowany Turing wraz ze swoim zespołem w 1941 roku zwrócił się z prośbą o dotacje bezpośrednio do Winstona Churchilla. Dzięki otrzymanym pieniądzom i zmianie na stanowisku dyrektora, w 1943 r. Bletchley Park posiadało już 49 bomb kryptologicznych, dzięki którym rozszyfrowywano 84 tys. niemieckich wiadomości miesięcznie. W 1945 został odznaczony Orderem Imperium Brytyjskiego za zasługi w czasie II wojny światowej.
Maszyna Turinga
Zasługi w dziedzinie kryptologii nie są jedynymi, które można przypisać Alanowi Turingowi. W 1937 roku opisał on bardzo prostą maszynę logiczną, nazwaną maszyną Turinga. Mimo jej prostoty ma ona ogromne znaczenie teoretyczne, ponieważ do jej działania da się sprowadzić działanie wszystkich współczesnych komputerów. Dane zagadnienie można rozwiązać z pomocą komputera tylko wtedy, gdy można zdefiniować rozwiązującą go maszynę Turinga.
Budowa maszyny Turinga jest bardzo prosta i zwiera jedynie trzy składowe:
- taśma o nieskończonej długości, którą można uznać za odpowiednik pamięci dzisiejszych komputerów. Taśma podzielona na komórki zawierające przetwarzane znaki. Są to tzw. dane wyjściowe;
- ruchoma głowica odczytująco-zapisująca, która odpowiada za analizę symboli z komórek. Głowica odpowiada funkcjonalnie urządzeniom wejścia/wyjścia współczesnych komputerów lub układom odczytu i zapisu pamięci. Głowica zawsze znajduje się nad jedną z komórek odczytując z niej informacje bądź wpisując do niej inny symbol – w ten sposób odbywa się przetwarzanie danych.
- układ sterujący pozwalający na sterowanie głowicą w lewo i w prawo.
Dla maszyny Turinga można definiować różne symbole, przy czym najczęściej stosuje się symbole 0, 1 oraz tzw. znak pusty, czyli komórki nie zawierające żadnych danych. Wbrew pozorom tak prymitywny system jest równoważny logicznie dowolnemu innemu zbiorowi. Również współczesne komputery przetwarzając informacje operują jedynie na bitach o stanach 0 i 1.
Alan Turing test
Alan Turing próbował odpowiedzieć na pytanie „Czy maszyna potrafi mysleć?”. W tym celu skonstruował test stanowiący dialog prowadzony przez sędziów z niewidzialnym rozmówcą. Założeniem jest to, że obie strony posługują się językiem naturalnym. Jeśli znajdująca się po drugiej stronie maszyna nie zostanie rozpoznana, będzie to dowód na jej zdolność do myślenia. Turing przyjął, że kryterium sukcesu jest oszukanie 30% sędziów podczas 5 minutowej rozmowy.
Naukowcy uważali, że maszyny zdadzą test Turinga około 2000 roku. Udało się to dopiero w 2014 roku algorytmowi udającemu nastolatka o imieniu Eugene Gootsman.
Test Turinga od początku był kwestionowany. Na początku wskazywano na 3 argumenty:
- maszyna nie ma możliwości tworzenia np. dzieł sztuki
- maszyna nie naśladuje ludzkiego układu nerwowego
- jedynie Bóg może sprawić, że człowiek jest istotą myślącą.
Z biegiem czasu argumenty te odeszły w zapomnienie, ale pojawiły się nowe. Uważa się, że test konwersacji nie jest testem inteligencji, ponieważ można być inteligentnym nie mając zdolności mowy. Można więc zauważyć, iż pytanie Turinga pozostaje aktualne, jednak kluczem do odpowiedzi jest zdefiniowanie, czym właściwie jest inteligencja.
Warto też zwrócić uwagę na fakt, że wszechobecne boty rozmawiające z nami na czatach nie pozostawiają wątpliwości, że są maszynami, a jednak często ułatwiają nam życie, a z pracodawców zdejmują konieczność zatrudniania dodatkowych pracowników. I nie ma żadnego znaczenia, iż doskonale wiemy, że rozmawiamy z komputerem.
Alan Turing żona
W 1941 roku Alan Turing oświadczył się matematyczce i kryptoanalityczce, z którą pracował. Joan Clarke przyjęła zaręczyny. Narzeczeństwo nie trwało jednak długo, a do ślubu nigdy nie doszło. Alan Turing przyznał się bowiem do bycia homoseksualistą i zerwał zaręczyny. Tym samym Joan Clarke żoną matematyka nigdy nie została.
Alan Turing śmierć
7 czerwca 1954 roku Alan Turing popełnił samobójstwo. Jego ciało znaleziono po kilku dniach w jego własnym łóżku, obok którego leżało nadgryzione jabłko. W domu naukowca znaleziono też cyjanek. Matka Turinga nigdy nie uwierzyła w jego samobójstwo. Jej zdaniem powodem śmierci syna było niewłaściwe zabezpieczenie przechowywanych w domu chemikaliów, a do połknięcia cyjanku doszło przypadkowo.
Śmierć Alana Turinga poprzedziło wiele trudnych dla niego wydarzeń. W 1952 roku doszło do włamania do domu Turinga, które matematyk zgłosił na policji. Włamania dokonał wraz ze wspólnikami Arnold Murray. Podczas dochodzenia Turing przyznał się do wcześniejszych stosunków seksualnych z Murrayem. Jako że homoseksualizm był w tamtym czasie w Wielkiej Brytanii nielegalny, obaj panowie zostali oskarżeni zgodnie z §11. prawa karnego znowelizowanego ustawą z 1885 roku. Alana Turinga skazano i dano mu wybór: więzienie lub kuracja hormonalna, której celem było zmniejszenie libido. Homofobiczna nagonka wobec Turinga doprowadziła do cofnięcia mu certyfikatu bezpieczeństwa i uniemożliwienia kontynuowania prac kryptograficznych dla GCHQ.
Q&A: Alan Turing
Z czego zasłynął Alan Turing?
Alan Turing zapoczątkował rewolucję technologiczną i informatyczną. Wśród naukowców za jego największe dzieło uznaje się pracę matematyczną On Computable Numbers (O liczbach obliczalnych), w której omówił działanie abstrakcyjnej maszyny, która poprzez wykonywanie określonych algorytmów miała rozwiązywać skomplikowane problemy matematyczne. Początkowo jedna maszyna miała rozwiązywać tylko jeden problem, np. podnosić liczby do kwadratu. Później matematyk opracował tzw. uniwersalną maszynę Turinga, która mogła wykonać dowolną, zapisaną uprzednio na taśmie operację.
W swojej najważniejszej publikacji On Computable Numbers Alan Turing przedstawił schemat pierwszego komputera. W prawdzie realizacja tego projektu wykraczała poza możliwości ówczesnej techniki, jednak z punktu widzenia inżynierii był on poprawny.
Zasługi Turinga w zakresie matematyki były niezaprzeczalne, jednak opinii publicznej najbardziej znany jest dzięki temu, że w czasie II wojny światowej pracując w charakterze kryptonalityka zaprojektował urządzenie pozwalające na złamanie kodu Enigma, co prawdopodobnie przyczyniło się do klęski III Rzeszy.
Krótko mówiąc Alan Turing był geniuszem wykraczającym poza swoją epokę, co objawiało się na wielu polach dając początek nowym wynalazkom i bezpośrednio wpływając na historię.
Co wynalazł Turing?
Z punktu widzenia współczesnej historii trudno jednoznacznie rozstrzygać, czy najważniejszym wynalazkiem naukowca była maszyna służąca do łamania kodu nazistowskiego urządzenia Enigma (niemieckiej maszyny szyfrującej), czy też zaprojektowanie prototypu pierwszego komputera. Alan Turing pracował też nad stworzeniem sztucznej inteligencji. Zaprojektował tzw. test Turinga, który miał określać zdolność maszyny do posługiwania się językiem naturalnym.
Tablica pamięci Turinga w Wilmslow, Cheshire (Źródło: Wikipedia)
Czym jest maszyna Turinga?
Maszyna, tudzież maszyny Turinga zostały przedstawione w jednej z pierwszych prac naukowca pt. „On Computable Numbers”. Ich celem było wykonywanie zaprogramowanych operacji matematycznych, tj. algorytmów. Instrukcje dla maszyny były podawane za pomocą papierowej taśmy. Pierwotnie maszyna Turinga mogła wykonywać tylko jeden, określony algorytm, stąd konieczność stworzenia wielu tego typu maszyn. Z biegiem czasu matematyk przedstawił koncepcję uniwersalnej maszyny, która mogła wykonywać różne operacje.
Kto jest uważany za ojca współczesnego komputera?
Alan Turing jako pierwszy przedstawił wizję urządzenia, które będzie samodzielnie znajdowało rozwiązanie określonych problemów matematycznych. W kolejnych latach swojego życia był pionierem badań nad sztuczną inteligencją. Jest uważany nie tylko za ojca komputerów ale ogólnie informatyki.
Zobacz też:
Bibliografia:
Hodges A. (2014) Alan Turing: Enigma, Wydawnictwo Albatros, Warszawa.
Mróz A. Pełka K. Obuszewski M. Warzocha P. (2017) Problem złożoności relacji człowiek-maszyna w kontekście technologii cyfrowych, „Preteksty”, Vol. 7, Nr 1.
Lula P., Madej J., Stal J., Tadeusiewicz R., Tuchowski J. (2012) Metody i narzędzia programowania, Studio R.C., Kraków.
Piesko M. (2011) Nieobliczalna obliczalność, Wydawnictwo Copernicus Center Press, Kraków.
Wrycza S. (2010) Informatyka ekonomiczna. Podręcznik akademicki, Polskie Wydawnictwo Ekonomiczne, Warszawa.
rp.pl 13.10.2018 „Alan Turing: Geniusz, który złamał Enigmę”
https://en.wikipedia.org/wiki/The_Imitation_Game#Historical_inaccuracies
Isaacson W. (2014) The Innovators. How a Group of Hackers, Geniuses, and Geeks Created the Digital Revolution, Simon & Schuster Press, London.