Алан тьюринг годы жизни. Первый хакер алан мэтисон тьюринг

17.04.2019

В рубрике «Икона эпохи» мы рассказываем о художниках, дизайнерах, режиссёрах, музыкантах и других творческих профессионалах, которым удалось создать узнаваемый стиль и повлиять на современную культуру. Наш герой на этой неделе - основоположник информатики, математик и криптограф Алан Тьюринг, который был посмертно помилован 24 декабря королевой Великобритании.

Алан Мэтисон

Тьюринг

(Alan Mathison Turing)

1912-1954, Великобритания

математик, логик, криптограф

Первые годы и успехи в учёбе

Историю современных компьютеров можно рассказывать по-разному: в «Википедии» она, например, начинается с изобретения счёта в Древнем Вавилоне примерно 6 000 лет назад. Однако наиболее значительный скачок, который привёл к появлению компьютеров, произошёл в первой половине XX века, когда были изобретены первые вычислительные машины. Одной из них была «машина Тьюринга» - гипотетическое устройство, придуманное в 1936 году Аланом Тьюрингом - учёным, которого считают одним из основоположников информатики.

Изобретателю вычислительной машины было всего 24 года - будущий математик и учёный с детства проявлял нетипичные способности и быстро достиг высот в математике. Он поступил в школу в 6 лет, и уже тогда его преподаватели заметили, что он одарённый ребенок. В 13 лет Тьюринг начал учиться в знаменитой независимой школе для мальчиков Sherborne School в Дорсете, которая существует с XVI века: там он добился больших успехов в математике, но его учителя не одобряли этого, потому что считали гуманитарные науки более важными.

В 1928 году Тьюринг познакомился с Кристофером Морком - одарённым мальчиком, который тоже интересовался математикой и новыми технологиями. Два года спустя Морком умер от «бычьего туберкулеза». Тьюринг предчувствовал смерть близкого друга и был поражён тем, что наука не может объяснить такие ощущения. Смерть Моркома очень повлияла на учёного, его философские взгляды и представление о смерти. На протяжении всей своей жизни он пытался найти рациональное объяснение таким событиям, и его размышления на эту тему легли в основу статьи «О вычислимых числах в приложении к проблеме разрешения».

«Машина Тьюринга» и расшифровка сообщений «Энигмы»

В 1931 году будущий учёный поступил в Кембридж, где его учителем был известный математик Годфри Харолд Харди, исследовавший теорию чисел и теорию функций. Закончив колледж в 1934 году, Тьюринг начал посещать лекции учёного Макса Ньюмена, где узнал о проблеме «разрешимости» Гилберта . Размышляя над этой проблемой, Тьюринг придумал устройство, которое могло бы выполнять функции любой другой машины, то есть вычислять всё, что возможно вычислить. Эта концепция была названа «машиной Тьюринга». Кроме того, в своей статье Тьюринг доказал, что проблема остановки такой машины неразрешима, опровергнув теорию Гилберта. Это же доказал и математик и логик Алонзо Чёрч, с которым Тьюринг работал в 1936-1938 гг. в Принстонском университете.

«Бомба»

В конце 1930-х Тьюринг начал работать в Блетчли-парке - особняке в Милтон Кинсе (город неподалёку от Лондона), где то время находилось главное шифровальное подразделение Великобритании, которое сейчас называется Центром правительственной связи (GCHQ). Там Тьюринг вместе с другими учёными пытался дешифровать «Энигму» - портативную машину для шифрования сообщений, которые использовали немецкие военные. На основе криптографического анализа алгоритма «Энигмы», который провёл Тьюринг, в 1940 году была построена дешифровальная машина «Бомба». Она расшифровала множество сообщений немцев: благодаря ей англичане узнали о планах вторжения в СССР и о деятельности немецких подводных лодок во время операции «Битва за Атлантику» .

Блетчли-парк

Последние годы и посмертное признание

Гомосексуализм считался преступлением в Великобритании с конца XVI века: сначала, согласно «Акту о содомии», гомосексуалистов казнили, но в XIX веке это наказание было заменено тюремным заключением. В 1885 году была принята «поправка Лабушера» , по которой был осуждён Оскар Уайльд - она действовала до 1967 года, и именно в соответствии с ней судили и Тьюринга. Он никогда не скрывал свою ориентацию - об этом знали все его друзья и коллеги, в том числе и те, которые работали с ним во время войны.

Однако в 1952 году Тьюринга осудили за связь с 19-летним Арнольдом Мюреем. Молодой человек обокрал дом учёного, Тьюринг заявил в полицию, и ему пришлось рассказать полицейским о связи с Мюреем. Учёного осудили: он должен был выбрать между тюремным заключением и химической кастрацией. Он выбрал последнее. Кроме того, ему было запрещено работать в GCHQ, и это стало трагедией для Тьюринга - в 1954 году он покончил жизнь самоубийством.

В последующие десятилетия, когда «поправка Лабушера» была отменена, Тьюринга признали одним из 100 величайших британцев в истории, а 24 декабря 2013 года он был посмертно помилован королевой Великобритании. Кроме того, Тьюринг стал иконой британского квир-сообщества и кумиром многих математиков - спустя 100 лет после его рождения, в 2012 году, в Великобритании и других странах отмечался «Год Алана Тьюринга» , в рамках которого было организованы научные конференции, выставки и другие события.

Таймлайн

Знакомится с Кристофером Морком

Поступает King’s College в Кембридже

Изобретает «машину Тьюринга», пишет статью
«О вычислимых числах в приложении к проблеме разрешения» и начинает работать в Принстонском университете

Начинает работать в GCHQ

Отправляется в США для строительства «Бомбы» в Вашингтоне

Награждён орденом Британской империи за военную службуне могут его пройти.

Становление информатики как науки

Тьюринг считается одним из основоположников информатики. В своих статьях он формализировал важное для этой науки понятие «алгоритма». Кроме того, учёный фактически изобрел устройство-прототип IBM и всех современных компьютеров - «машину Тьюринга». До нее существовала только механическая вычислительная машина Чарльза Бэббиджа, который построил ее в начале XIX века.

В первой половине XX века, когда были изобретены первые вычислительные машины. Однако наряду с физически осязаемыми машинами появлялись и машины-концепции. Одной из них была «машина Тьюринга» - абстрактное вычислительное устройство, придуманное в 1936 году Аланом Тьюрингом - учёным, которого считают одним из основоположников информатики.

Его кругозор распространялся от квантовой теории и принципа относительности до психологии и неврологии. А в качестве способа познания и передачи своих знаний Тьюринг использовал аппарат математики и логики. Он находил решения, казалось бы, нерешаемых задач, но был сильнее всего увлечен идеей «Универсальной машины», способной вычислить всё, что в принципе вычислимо.

Детство, образование, увлечения

Родители Алана жили в индийском городе Чхатрапур. Отец - Юлиус Мэтисон Тьюринг представитель старого шотландского аристократического рода, работал в Имперской государственной службе. Мать - Сара Этель (урожденная Стони), была родом из Ирландии, из протестантской семьи англо-ирландского дворянства. Когда она ждала ребёнка, супруги решили переехать в Англию, чтобы он рос и воспитывался в Лондоне.

Там Алан Тьюринг и родился 23 июня 1912 года. У него был старший брат Джон. Государственная служба Юлиуса Тьюринга продолжалась и родителям Алана приходилось часто путешествовать между Гастингсом и Индией, оставляя двоих своих сыновей на попечение отставной армейской пары. Признаки гениальности проявлялись у Тьюринга с раннего детства.

В детстве Алан и его старший брат Джон довольно редко видели своих родителей - их отец до 1926 года служил в Индии; дети оставались в Англии и жили на попечении в частных домах, получая строгое английское воспитание, соответствующее их положению на социальной лестнице. В рамках такого воспитания изучение основ естественных наук фактически не предусматривалось.

Маленький Алан обладал очень пытливым умом. Самостоятельно научившись читать в возрасте 6 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 её опасения оказались напрасны: Алан смог поступить в престижную Шербонскую школу (Sherborne Public School).

В шесть лет Алан Тьюринг пошёл в школу святого Михаила в Гастингсе, директор которой сразу отметила его одарённость. В 1926 году, в возрасте 13 лет, Тьюринг пошёл в известную частную школу Шерборн в городе Шерборн графства Дорсет. Его первый день в школе совпал со Всеобщей забастовкой 1926 года. Поэтому Тьюрингу пришлось преодолеть расстояние около 100 км от Саутгемптона до Шерборна на велосипеде, по пути он переночевал в гостинице.

Увлечение Тьюринга математикой не нашло особой поддержки среди учителей Шерборнской школы, где уделяли больше внимания гуманитарным наукам. Директор школы писал родителям: «Я надеюсь, что он не будет пытаться усидеть на двух стульях разом. Если он намеревается остаться в частной школе, то он должен стремиться к получению «образования». Если же он собирается быть исключительно «научным специалистом», то частная школа для него - пустая трата времени».

О школьных успехах Алана красноречиво свидетельствует классный журнал, в котором можно найти, например, следующее

Я могу смотреть сквозь пальцы на его сочинения, хотя ничего ужаснее в жизни своей не видывал, я пытаюсь терпеть его непоколебимую небрежность и непристойное прилежание; но вынести потрясающую глупость его высказываний во время вполне здравой дискуссии по Новому Завету я, все же, не могу.

Тем не менее, в областях, интересовавших его, Тьюринг проявлял незаурядные способности.

В 1928 году, в возрасте 16 лет, Тьюринг ознакомился с работой Эйнштейна, в которой ему удалось разобраться до такой степени, что он смог догадаться из текста о сомнениях Эйнштейна относительно выполнимости Законов Ньютона, которые не были высказаны в статье в явном виде.

Университет

Из-за нелюбви к гуманитарным наукам Тьюринг недобрал баллов на экзамене и поэтому после школы поступил в Королевский колледж Кембриджа, хотя намеревался пойти в Тринити-колледж. В Королевском колледже Тьюринг учился с 1931 по 1934 год под руководством известного математика Годфри Харолда Харди.

Кембриджский университет, обладавший особыми привилегиями, дарованными английскими монархами, издавна славился либеральными традициями, и в его стенах всегда царил дух свободомыслия. Здесь Тьюринг обретает – пожалуй, впервые – свой настоящий дом, где он смог полностью отдаться науке.

Главное место в жизни заняло увлечённое изучение столь интересующих его наук – математики и квантовой физики. 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 Джона 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. Ещё позже фон Нейман, так же как и Тьюринг, будет назван «отцом информатики». Но тогда, в начале 30-х годов ХХ века, научные интересы обоих будущих выдающихся учёных были далеки от вычислительных машин – и Тьюринг, и фон Нейман занимаются в основном задачами «чистой» 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.

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».

Он также находил отдых в интенсивных занятиях спортом – греблей и бегом. Марафонский бег останется его поистине страстным увлечением до конца жизни.

Тьюринг блестяще заканчивает четырёхлетний курс обучения. Одна из его работ, посвященная теории вероятностей, удостаивается специальной премии, его избирают в научное общество Королевского колледжа. В 1935 году Тьюринг публикует работу «Эквивалентность левой и правой почти-периодичности», в которой он упрощает одну идею фон Неймана в теории непрерывных групп – фундаментальной области современной математики. Казалось, его ждет успешная карьера слегка эксцентричного кембриджского преподавателя, работающего в области «чистой» математики.

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.

Кроме того, в Кембридже Алан посещал лекции Виттенштейна Людвига. Виттенштейн утверждал теорию о несостоятельности математики. По его словам математика не ищет истину, но сама создаёт её. Алан был с этим не согласен и много спорил с Людвигом. Тьюринг выступал за «формализм» - математическое философское течение, которое не требовало точного перевода слов и ограничивалось примерным смыслом. А Людвиг искал абсолютной точности.

Во время обучения в колледже Алан Тьюринг изучал основы криптографии – то есть расшифровки данных. Это пригодилось ему во время Второй Мировой войны, когда учёный работал над расшифровкой немецких посланий.

Машина Тьюринга

В 1928 году немецкий математик Давид Гильберт привлек внимание мировой общественности к проблеме разрешения (Entscheidungsproblem). В своей работе «On Computable Numbers, with an Application to the Entscheidungsproblem», опубликованной 12 ноября 1936 года. Тьюринг переформулировал теорему Гёделя о неполноте, заменив универсальный формальный арифметический язык Гёделя на простые гипотетические устройства, которые впоследствии стали известны как машины Тьюринга.

Он доказал, что подобная машина была бы способна произвести любые математические вычисления, представимые в виде алгоритма. Далее Тьюринг показал, что не существует решения Entscheidungsproblem, сперва доказав, что Проблема остановки для машины Тьюринга неразрешима: в общем случае невозможно алгоритмически определить, остановится ли когда-нибудь данная машина Тьюринга.

Хотя доказательство Тьюринга было обнародовано в скором времени после эквивалентного доказательства Алонзо Чёрча, в котором использовались Лямбда-исчисления, сам Тьюринг был с ним не знаком. Подход Алана Тьюринга принято считать более доступным и интуитивным. Идея «Универсальной Машины», способной выполнять функции любой другой машины, или другими словами, вычислить всё, что можно, в принципе, вычислить, была крайне оригинальной. Фон Нейман признал, что концепция современного компьютера основана на этой работе Алана Тьюринга. Машины Тьюринга по-прежнему являются основным объектом исследования теории алгоритмов.

На вопрос : «Что такое машина Тьюринга и какое отношение она имеет к программированию?» один из пользователей Toster ответил так:

В первую очередь - это формальное определение алгоритма. Задача считается алгоритмически разрешимой тогда и только тогда, когда её решение можно запрограммировать на машине Тьюринга (или каким-нибудь другим эквивалентным способом). Это определение даёт, например, возможность предъявить алгоритмически неразрешимые задачи. Позволяет ввести понятие «Тьюринг-полного» языка - если на языке можно реализовать машину Тьюринга, то на нём можно написать любой алгоритм (препроцессор языка С таким не является, а C# - является).
В общем, МТ - способ определить некоторый класс алгоритмов:
Некоторые задачи можно решить конечным автоматом;
- для некоторых потребуется конечный автомат со стековой памятью;
- для других достаточно машины Тьюринга;
- для остальных требуется божественное откровение или другие неалгоритмизируемые методы.

С сентября 1936 года по июль 1938 Тьюринг работал под руководством Чёрча в Принстоне. Кроме занятий математикой, учёный изучал криптографию, а также конструировал электромеханический бинарный умножитель.

В июне 1938 года Тьюринг защитил докторскую диссертацию «Логические системы, основанные на ординалах», в которой была представлена идея сведения по Тьюрингу, заключающаяся в объединении машины Тьюринга с оракулом. Это позволяет исследовать проблемы, которые невозможно решить с помощью лишь машины Тьюринга.

Криптоанализ

Во время Второй мировой войны Алан Тьюринг принимал активное участие во взломе немецких шифров в Блетчли-парке. Историк и ветеран Блетчли-парка Эйза Бригс однажды сказал:

«Блетчли-парку был нужен исключительный талант, исключительная гениальность, и гениальность Тьюринга была именно такой».

С сентября 1938 года Тьюринг работал на полставки в GCHQ - британской организации, специализировавшейся на взломе шифров. Совместно с Дилли Ноксом он занимался криптоанализом «Энигмы». Вскоре после встречи в Варшаве в июле 1939 года, на которой польское Бюро шифров предоставило Великобритании и Франции подробные сведения о соединениях в роторах «Энигмы» и методе расшифровки сообщений, Тьюринг и Нокс начали свою работу над более основательным способом решения проблемы.

Польский метод основывался на недоработках индикаторной процедуры, которые немцы исправили к маю 1940 года. Подход Тьюринга был более общим и основан на методе перебора последовательностей исходного текста, для которого он разработал начальную функциональную спецификацию Bombe.

Машина, созданная на основе этой спецификации, искала возможные настройки, использованные для шифрования сообщений (порядок роторов, положение ротора, соединения коммутационной панели), опираясь на известный открытый текст. Для каждой возможной настройки ротора (у которого было 10 ^ 19 состояний или 10 ^ 22 в модификации, использовавшейся на подводных лодках) машина производила ряд логических предположений, основываясь на открытом тексте (его содержании и структуре).

Далее машина определяла противоречие, отбрасывала набор параметров и переходила к следующему. Таким образом, бо́льшая часть возможных наборов отсеивалась и для тщательного анализа оставалось всего несколько вариантов.
Первая машина была запущена в эксплуатацию 18 марта 1940 года. Перебор ключей выполнялся за счёт вращения механических барабанов, сопровождавшегося звуком, похожим на тиканье часов.

Спецификация для «Бомбы» была только первым из пяти важнейших достижений Тьюринга в области военного криптоанализа.

Учёный также определил индикаторную процедуру ВМФ Германии; разработал более эффективный способ использования Bombe, основанный на статистическом анализе и названный «Банбурисмусом»; метод определения параметров колёс машины Лоренца, названный «Тьюринжерией»; ближе к концу войны Тьюринг разработал портативный шифратор речи Delilah.

Статистический подход к оптимизации исследований различных вероятностей в процессе разгадывания шифров, который использовал Тьюринг, был новым словом в науке. Тьюринг написал две работы: «Доклад о применимости вероятностного подхода в криптоанализе» и «Документ о статистике и повторениях», которые представляли для GCCS, а позже и для GCHQ (англ. Government Communications Headquarters) такую ценность, что не были предоставлены национальному архиву вплоть до апреля 2012 года, незадолго до празднования ста лет со дня рождения учёного. Один из сотрудников GCHQ заявил, что этот факт говорит о беспрецедентной важности этих работ.

Тьюринг занимался также разработкой шифров для переписки Черчилля и Рузвельта, проведя период с ноября 1942 года по март 1943 года в США.

В 1945 году Тьюринг был награждён орденом Британской империи королём Георгом VI за свою военную службу, но этот факт оставался в секрете многие годы.

Послевоенные годы

После того как фон Нейман в США предложил план создания компьютера EDVAC, аналогичные работы были развернуты в Великобритании в Национальной физической лаборатории, где Тьюринг проработал с 1945 года. Ученый предложил весьма амбициозный проект АСЕ (Automatic Computing Engine – Автоматическая Вычислительная Машина), который, однако, так и не был реализован.

Несмотря на то, что постройка ACE была вполне осуществима, секретность, окружавшая Блэтчли-парк, привела к задержкам в начале работ, что разочаровало Тьюринга.

1947–1948 академический год Тьюринг провел в Кембридже. Пока Алан Тьюринг пребывал в Кембридже, Pilot ACE был построен в его отсутствие.

Franklin ACE 1200

Он выполнил свою первую программу 10 мая 1950 года. Хотя полная версия ACE никогда не была построена, некоторые компьютеры имели с ним много общего, к примеру, DEUCE и Bendix G-15.

В мае 1948 года получил предложение занять пост преподавателя и заместителя директора вычислительной лаборатории Манчестерского университета, занявшего к этому времени лидирующие позиции в разработке вычислительной техники в Великобритании.

В 1948 году Алан совместно со своим бывшим коллегой начал писать шахматную программу для компьютера, который ещё не существовал.

В том же году Тьюринг изобрёл метод LU-разложения, который используется для решения систем линейных уравнений, обращения матриц и вычисления определителя.

Тест Тьюринга

В 1948 году Алан Тьюринг получил звание Reader в математическом департаменте Манчестерского университета. Там в 1949 году он стал директором компьютерной лаборатории, где была сосредоточена работа по программированию Манчестерского Марка I.

В то же время Тьюринг продолжал работать над более абстрактными математическими задачами, а в своей работе «Computing Machinery and Intelligence» (журнал «Mind», октябрь 1950) он обратился к проблеме искусственного интеллекта и предложил эксперимент, ставший впоследствии известным как тест Тьюринга.

Его идея заключалась в том, что можно считать, что компьютер «мыслит», если человек, взаимодействующий с ним, не сможет в процессе общения отличить компьютер от другого человека. В этой работе Тьюринг предположил, что вместо того, чтобы пытаться создать программу, симулирующую разум взрослого человека, намного проще было бы начать с разума ребёнка, а затем обучать его. CAPTCHA, основанный на обратном тесте Тьюринга, широко распространён в интернете.

В 1951 году Тьюринг был избран членом Лондонского королевского общества.

В первоначальной формулировке «тест Тьюринга» предполагает ситуацию, в которой два человека, мужчина и женщина, по некоторому каналу, исключающему восприятие голоса, общаются с отделенным от них стеной третьим человеком, который пытается по косвенным вопросам определить пол каждого из своих собеседников; при этом мужчина пытается сбить с толку спрашивающего, а женщина помогает спрашивающему выяснить истину.

Вопрос при этом заключается в том, сможет ли в этой «имитационной игре» вместо мужчины столь же успешно участвовать машина (будет ли при этом спрашивающий ошибаться в своих выводах столь же часто). Впоследствии получила распространение упрощённая форма теста, в которой выясняется, может ли человек, общаясь в аналогичной ситуации с неким собеседником, определить, общается он с другим человеком или же с искусственным устройством.

Данный мысленный эксперимент имел ряд принципиальных следствий. Во-первых, он предложил некоторый операциональный критерий для ответа на вопрос «Может ли машина мыслить?».

Во-вторых, этот критерий оказался лингвистическим: указанный вопрос был явным образом заменен вопрос о том, может ли машина адекватным образом общаться с человеком на естественном языке. Тьюринг прямо писал о замене формулировки и при этом выражал уверенность в том, что «метод вопросов и ответов пригоден для того, чтобы охватить почти любую область человеческой деятельности, какую мы захотим ввести в рассмотрение».

Следствием этого стала та важнейшая роль, которую в дальнейшем развитии искусственного интеллекта, во всяком случае, до 1980-х годов играли исследования по моделированию понимания и производства естественного языка. В 1977 году тогдашний директор лаборатории искусственного интеллекта Массачусетского технологического института П.Уинстон писал, что научить компьютер понимать естественный язык – это все равно, что добиться построения интеллекта вообще.

Любимой сказкой Алана Тьюринга была сказка о Белоснежке. Его буквально завораживал тот момент, когда красавица падает замертво, вкусив отравленного яблока.

И когда 8 июня 1954 года его нашли бездыханным в собственной квартире, на прикроватной тумбе лежало надкусанное яблоко — точь-в-точь такое же, как в сказке про Белоснежку...

«Школа для него — пустая трата времени»

Выдающиеся способности маленького Алана начали проявляться ещё в раннем детстве. А когда в возрасте шести лет мальчик пошёл в школу святого Михаила в Гастингсе, её директор, едва познакомившись с ним, предрек ему большое будущее.

В 13 лет Алана отдали в известную частную школу Шерборн в одноимённом городе графства Дорсет. И очень быстро оказалось, что это учебное заведение мало подходит для Алана. Школа Шерборн ориентировалась на подготовку гуманитариев, и юный математик ей был ни к чему.

«Если он намеревается остаться в частной школе, то он должен стремиться к получению образования. Если же он собирается быть исключительно "научным специалистом", то частная школа для него — пустая трата времени», — писал родителям Алана директор учебного заведения.

«Холодная война» между Тьюрингом и школой длилась вплоть до окончания его обучения. В 15 лет он решал сложнейшие математические задачи, несмотря на то, что ему не преподавали даже основ математического анализа.

Но слабость Алана в гуманитарных науках привела к тому, что он недобрал баллов на выпускных экзаменах. Из-за этого он поступил не в Тринити-колледж, куда собирался, а в Королевский колледж Кембриджа.

В эти годы студент Тьюринг уже вовсю занимается поиском решений самых сложных математических задач современности.

Орден за «Энигму»

В 24 года для формализации понятия алгоритма молодой учёный предложил модель абстрактной вычислительной машины, которая стала известна под именем «машины Тьюринга».

Помимо собственно математики, Тьюринг много времени посвящает изучению криптографии. Именно это привлекло к нему внимание британских спецслужб, которые собирали команду учёных для овладения сложнейшими немецкими военными шифрами.

Перед Тьюрингом поставили задачу — разгадать секрет немецкой шифровальной машины «Энигма», с помощью которой кодировалась информация, передаваемая сухопутными войсками, флотом и авиацией гитлеровской Германии.

Тьюринг разработал теоретическое обоснование электронно-механической машины для расшифровки кода «Энигмы», которая получила название Bombe.

Дешифровальная машина «Bombe». Фото: Commons.wikimedia.org / Maximilian Schönherr

За годы Второй мировой войны Тьюринг добился огромных успехов в области военного криптоанализа — благодаря ему код «Энигмы» был расшифрован полностью, в том числе его более сложный вариант для ВМФ. В 1942 году учёный взялся за расшифровку кода «Лоренц», применявшегося немцами для передачи сообщений высшего командования.

Благодаря работам Тьюринга и его коллег была создана одна из первых ЭВМ в мире, получившая название «Колосс». Эта машина взломала код «Лоренц», что позволило союзникам быть в курсе переписки высших руководителей гитлеровской Германии и сократило длительность войны как минимум на несколько месяцев.

В 1945 году в обстановке секретности 33-летний Алан Тьюринг был награждён орденом Британской империи королём Георгом VI за военную службу.

«Тест Тьюринга» и кружка на цепи

Среди коллег он слыл «странным парнем». Вместо ремонта велосипеда со слетающей цепью Тьюринг высчитывал промежутки, через которые она слетает, чтобы в нужный момент просто поправить её рукой. Собственную кружку Алан привязывал цепью, чтобы её не украли.

Но такие странности водятся за многими учёными. А вот про то, что математику нравятся мужчины, знали лишь единицы.

В 1941 году, стремясь покончить с пагубной тягой, Тьюринг сделал предложение коллеге Джоан Кларк . Девушка ответила согласием, её не смутило даже то, что в порыве откровенности Тьюринг признался в гомосексуальных наклонностях. Но такая реакция изменила решение самого учёного — он расторг помолвку, решив не портить Джоан жизнь.

В послевоенные годы Тьюринг продолжал решать задачи как в интересах военного ведомства, так и во имя «мирной науки».

Стандартная интерпретация теста Тьюринга. Фото: Public Domain

В 1948 году Тьюринг пишет шахматную программу для ещё несуществующего компьютера. В 1950 году он предлагает эмпирический тест, целью которого было определение возможностей машины к мышлению. Идея ученого заключалась в следующем — можно считать, что компьютер «мыслит», если человек, взаимодействующий с ним, не сможет в процессе общения отличить компьютер от другого человека. Данный тест получил название «тест Тьюринга».

К началу 1950-х Тьюринг находился в зените славы. Он стал отцом-теоретиком одного из первых в мире компьютеров, стал членом Лондонского королевского общества.

Любовь и предательство

Всё рухнуло в 1952 году. В том, что случилось, можно, конечно, обвинять британское общество того времени, не одобрявшее гомосексуализм и каравшее за него по закону, но, с другой стороны, и сам Тьюринг прекрасно понимал, на что шёл.

В январе 1952 года 39-летний учёный на улице Манчестера познакомился с 19-летним рабочим Арнольдом Мюрреем . Тьюрингу понравился юноша, и он пригласил его на обед, предложив затем продолжить знакомство у учёного дома. Рабочий согласился, но не пришёл. Однако Тьюринг был настойчив, ещё несколько раз встречал Мюррея и уговорил-таки молодого человека провести с ним ночь.

В течение какого-то времени учёный и строитель были любовниками, а затем квартиру Тьюринга обворовали, причём сделали это друзья Мюррея с его подачи.

Воры, очевидно, считали, что Тьюринг в полицию не обратится, чтобы не раскрыть свой секрет. Но учёный все же вызвал полицейских. Естественно, очень быстро стало известно и об отношениях Мюррея и Тьюринга, и математик не стал отрицать, что спал с этим мужчиной.

В разные времена в Англии за гомосексуализм могли казнить или приговорить к пожизненному заключению. В начале 1950-х законы стали мягче, но открытое признание гомосексуальной связи строго каралось в соответствии с так называемой «поправкой Лабушера», предполагавшей наказание за любую сексуальную активность между двумя мужчинами.

Суд, длившийся несколько месяцев, завершился предсказуемым обвинительным вердиктом. Тьюрингу предложили на выбор — тюрьма или химическая кастрация.

Учёный выбрал второе и за год инъекций превратился в человека, которого не интересуют ни мальчики, ни девочки.

Но эта потеря была малой по сравнению с тем, что Тьюринг фактически лишился работы. Военные отказались от его услуг, опасаясь, что советская разведка поймает его в «голубую медовую ловушку». В научном сообществе также стали игнорировать гения математики.

Кумир Джобса и гей-сообщества

Тьюринг проводил время за игрой в настольные игры. Потеряв всё, он перестал дорожить и жизнью.

Известно, что умер Алан Тьюринг от отравления цианидом, но как именно он отравился, непонятно и по сей день. Мать учёного была уверена, что её сын погиб в результате несчастного случая, поскольку в последнее время Тьюринг пристрастился к химическим опытам. Поклонники Тьюринга и сейчас считают, что его убили. Дело осложняется ещё и тем, что то самое яблоко, найденное у тела учёного, никто не проверил на наличие цианида.

Поклонником таланта Алана Тьюринга был другой гений XX века — Стив Джобс . И, как считают некоторые, надкушенное яблоко на эмблеме Apple появилось не случайно. Таким образом Джобс отдал дань уважения памяти человека, без работ которого не было бы и успеха Apple.

В начале XXI века в Великобритании состоялась реабилитация Алана Тьюринга. В 2009 году выразил сожаление за преследование учёного премьер-министр страны Гордон Браун . А спустя ещё четыре года королева Великобритании Елизавета II за обвинения в «непристойности».

В результате случился новый неожиданный поворот. Тьюринг, объявленный «одной из главных жертв мировой гомофобии», стал символом борцов за расширение прав ЛГБТ-сообщества.

В честь Тьюринга проводятся громкие массовые акции, гей-парады. Гомосексуальности победителя «Энигмы» сегодня придают больше значения, чем его научным работам. Ничего не поделаешь, таково веление времени.

Словосочетание «тест Тьюринга» правильнее использовать для обозначения предложения, которое касается вопроса о том, могут ли машины мыслить. По мнению автора, такая постановка «слишком бессмысленна», чтобы заслуживать обсуждения. Однако если рассмотреть более конкретный вопрос о том, способен ли цифровой компьютер справиться с некоего рода игрой в имитацию, то появляется возможность точного обсуждения. Более того, сам автор считал, что пройдет не слишком много времени - и появятся вычислительные устройства, которые будут в этом очень «хороши».

Выражение «тест Тьюринга» иногда используется в более общем смысле для обозначения некоторых поведенческих исследований присутствия разума, мысли или интеллекта у предположительно разумных субъектов. Так, например, иногда высказывается мнение, что прообраз теста описан в «Дискурсе о методе» Декарта.

Кто придумал тест Тьюринга?

В 1950-м увидела свет работа «Вычислительные машины и интеллект», в которой впервые была предложена идея игры в имитацию. Тот, кто придумал тест Тьюринга, - английский ученый в области информатики, математик, логик, криптоаналитик и биолог-теоретик Алан Мэтисон Тьюринг. Его модели позволили формализовать концепции алгоритма и вычислений, а также внесли вклад в теории искусственного интеллекта.

Игра в имитацию

Тьюринг описывает следующий вид игры. Предположим, есть человек, машина и лицо, задающее вопросы. Интервьюер находится в комнате, отделенной от остальных участников, которые проходят тест Тьюринга. Цель теста состоит в том, чтобы задающий вопросы определил, кто является человеком, а кто машиной. Интервьюеру оба испытуемых известны под метками X и Y, но по крайней мере в начале ему неизвестно, кто скрывается за меткой Х. В конце игры он должен сказать, что Х - это человек, а Y - это машина, или наоборот. Интервьюеру разрешено задавать испытуемым вопросы теста Тьюринга следующего вида: «Ну будет ли Х любезен сказать мне, играет ли Х в шахматы?» Тот, кто является Х, должен отвечать на вопросы, адресованные Х. Цель машины состоит в том, чтобы ввести в заблуждение спрашивающего, и тот ошибочно сделал вывод о том, что она - человек. Человек же должен помочь установить истину. Об этой игре Алан Тьюринг в 1950 году сказал: «Я считаю, через 50 лет можно будет запрограммировать компьютеры с объемом памяти около 10 9 таким образом, что они успешно смогут играть в имитацию, и средний интервьюер с вероятностью, превышающей 70%, за пять минут не будет в состоянии угадать, кто является машиной».

Эмпирический и концептуальный аспекты

Существует как минимум два вида вопросов, которые возникают относительно предсказаний Тьюринга. Во-первых, эмпирический - правда ли, что уже есть или вскоре появятся компьютеры, способные играть в имитацию настолько успешно, что средний интервьюер с вероятностью, не превышающей 70%, сделает правильный выбор в течение пяти минут? Во-вторых, концептуальный - правда ли, что если бы средний интервьюер после пяти минут допроса с вероятностью менее 70% правильно идентифицировал человека и машину, то мы должны сделать вывод, что последняя демонстрирует некоторый уровень мышления, интеллекта или разума?

Конкурс Лебнера

Мало кто сомневается, что Алан Тьюринг был бы разочарован положением дел с игрой в имитацию к концу ХХ века. Участники конкурса Лебнера (ежегодного мероприятия, в ходе которого компьютерные программы подвергаются тесту Тьюринга) далеки от стандарта, представленного основоположником информатики. Беглый взгляд на протоколы участников за последние десятилетия показывает, что машину можно легко обнаружить с помощью не очень изощренных вопросов. Более того, наиболее успешные игроки постоянно заявляют о сложности конкурса Лебнера по причине отсутствия компьютерной программы, которая бы могла вести достойный разговор в течение пяти минут. Общепризнанным является факт, что конкурсные приложения разрабатываются исключительно с целью получения малого приза, присуждаемого лучшему участнику года, и на большее они не рассчитаны.

Тест Тьюринга: прохождение затягивается?

К середине второго десятилетия XXI века ситуация почти не изменилась. Правда, в 2014 г. возникли претензии на то, что компьютерная программа Eugene Goostman прошла тест Тьюринга, когда она обманула 33% судей в соревновании 2014 г. Но были и другие разовые соревнования, в которых были достигнуты аналогичные результаты. Еще в 1991 году PC Therapist ввел в заблуждение 50% судей. И в демонстрации 2011 г. Cleverbot имел даже более высокий показатель успеха. Во всех этих трех случаях продолжительность процесса была очень мала, и результат не был надежен. Ни один из них не дал веских оснований полагать, что средний интервьюер с вероятностью более 70% правильно идентифицирует отвечающего в течение 5-минутного сеанса.

Метод и прогноз

Кроме того, и это гораздо важнее, необходимо различать тест Тьюринга и предсказание, которое он сделал о его прохождении к концу ХХ века. Вероятность правильной идентификации, интервал времени, в течение которого происходит испытание, и количество необходимых вопросов являются регулируемыми параметрами, несмотря на их ограничение конкретным прогнозом. Даже если основоположник информатики был очень далек от истины в предсказании, которое он сделал о ситуации с искусственным интеллектом к концу ХХ века, вполне вероятна справедливость предложенного им метода. Но прежде чем одобрить тест Тьюринга, следует рассмотреть различные возражения, которые необходимо учесть.

Обязательно ли уметь говорить?

Некоторые люди считают тест Тьюринга шовинистическим в том смысле, что он признает разум только в объектах, которые способны поддерживать беседу с нами. Почему не могут существовать разумные объекты, неспособные вести разговор, или, во всяком случае, беседу с людьми? Возможно, мысль, стоящая за этим вопросом, верна. С другой стороны, можно предположить наличие квалифицированных переводчиков для любых двух интеллектуальных агентов, говорящих на разных языках, позволяющих вести любой разговор. Но в любом случае обвинение в шовинизме совершенно к делу не относится. Тьюринг утверждает лишь то, что если что-то может вести беседу с нами, то у нас есть веские основания полагать наличие у него сознания, подобного нашему. Он не говорит, что только способность вести беседу с нами свидетельствует о потенциальном обладании разумом, похожем на наш.

Почему так легко?

Другие считают тест Тьюринга недостаточно требовательным. Существуют анекдотичные доказательства того, что совершенно бестолковые программы (например, ELIZA) могут казаться обычному наблюдателю обладателями интеллекта в течение достаточно продолжительного времени. Кроме того, за такое короткое время, как пять минут, вполне вероятно, что почти все интервьюеры могут быть обмануты хитрыми, но совершенно неразумными приложениями. Однако важно помнить, что программа тест Тьюринга не может пройти, обманув «простых наблюдателей» в иных условиях, чем те, в которых проверка должна происходить. Приложение должно быть в состоянии выдержать допрос того, кто знает, что один из двух других участников беседы является машиной. Кроме того, программа должна выдерживать такой допрос с высокой степенью успешности после многократного числа испытаний. Тьюринг не упоминает о том, какое конкретно количество тестов потребуется. Однако можно смело предположить, что их число должно быть достаточно большим, чтобы можно было говорить о среднем значении.

Если программа способна на это, то кажется правдоподобным утверждение, что мы, по крайней мере предварительно, будем иметь основания предполагать присутствие интеллекта. Возможно, стоит подчеркнуть еще раз, что может существовать умный субъект, в том числе и умный компьютер, тест Тьюринга пройти не сумевший. Можно допустить, например, существование машин, которые отказываются лгать по моральным соображениям. Поскольку предполагается, что участник-человек должен делать все возможное, чтобы помочь интервьюеру, то вопрос «Вы - машина?» позволит быстро отличить таких патологически правдивых субъектов от людей.

Почему так сложно?

Есть и сомневающиеся в том, что машина когда-либо сможет пройти тест Тьюринга. Среди выдвигаемых ими аргументов - различие времени распознавания слов на родном и иностранном языке у людей, способность ранжировать неологизмы и категории и наличие других особенностей человеческого восприятия, которые трудно симулировать, но которые несущественны для наличия разума.

Почему дискретная машина?

Еще одним спорным аспектом работы теста Тьюринга является то, что его обсуждение ограничено «цифровыми компьютерами». С одной стороны, очевидно, что это важно лишь для прогноза, а не касается подробностей самого метода. Действительно, если тест достоверный, то он подойдет для любой сущности, в том числе для животных, инопланетян и аналоговых вычислительных устройств. С другой стороны, весьма спорно утверждение о том, что «думающие машины» должны быть цифровыми компьютерами. Также вызывает сомнения то, что так полагал сам Тьюринг. В частности стоит отметить, что седьмое возражение, рассматриваемое им, касается возможности существования машин непрерывных состояний, которые автор признает отличными от дискретных. Тьюринг утверждал, что даже если мы являемся автоматами непрерывных состояний, то дискретная машина сможет хорошо подражать нам в игре в имитацию. Однако кажется сомнительным, что его соображения достаточны для того, чтобы установить, что при наличии машин непрерывных состояний, прошедших тест, можно сделать дискретный конечный автомат, который также успешно справится с этим испытанием.

В целом, важным моментом представляется то, что хотя Тьюринг признавал наличие значительно более обширного класса машин, помимо дискретных конечных автоматов, он был уверен в том, что правильно спроектированный дискретный автомат может преуспеть в игре в имитацию.