Alan Turing

Alan Mathison Turing (ur. 23 czerwca 1912 w Londynie, zm. 7 czerwca 1954 w Wilmslow k. Manchesteru) był brytyjskim matematykiem, informatykiem oraz wojskowym. Specjalizował się w matematyce stosowanej, obejmującej m.in. probabilistykę, teorię obliczalności, kryptologię oraz biomatematykę.

Turing jest uznawany za jednego z pionierów informatyki, głównie dzięki swojej koncepcji maszyny Turinga. W czasie II wojny światowej pracował nad łamaniem szyfrów stosowanych przez III Rzeszę, w szczególności szyfru maszyny Enigma. Był także jednym z twórców sztucznej inteligencji, proponując test Turinga jako metodę oceny inteligencji, co miało wpływ na filozofię umysłu.

Pamięć o Turingu jest honorowana poprzez różnorodne pomniki, nazwę planetoidy, nagrody naukowe, film Gra tajemnic oraz brytyjski banknot pięćdziesięciofuntowy (£50).

Życiorys

Dzieciństwo i młodość

Jego ojciec, Julius Turing, był pracownikiem indyjskiej służby cywilnej, a jego matka, Ethel (z domu Stoney), mieszkała z nim w Chatrapur, niedaleko Madrasu w południowych Indiach. Alan Turing został poczęty jesienią 1911 roku. Z uwagi na zamiar rodziców, aby dziecko urodziło się w Anglii, opuścili Indie i wrócili do Maida Vale w Londynie. Alan przyszedł na świat 23 czerwca 1912 roku. Miał starszego brata, Johna. Ojciec szybko wrócił do Indii, a matka dołączyła do niego piętnaście miesięcy później, pozostawiając Alana pod opieką nianiek.

W wieku sześciu lat rodzice zapisali go do szkoły St Michael.

W 1926 roku rozpoczął naukę w Sherborne School w Sherborne (Dorset). Jego początek nauki zbiegł się z strajkiem generalnym w Wielkiej Brytanii. Turing był niezwykle zdeterminowany, by rozpocząć zajęcia i pokonał na rowerze ponad 60 mil (97 km) z Southampton do szkoły, zatrzymując się na noc w gospodzie. Od samego początku wykazywał talent w naukach ścisłych, choć nie czuł się komfortowo w szkole, która kształciła przyszłych liderów Imperium Brytyjskiego.

W czasie nauki w Sherborne Turing odkrył swoją homoseksualność, co skłoniło go do zastanowienia się nad swoimi przekonaniami, prowadząc do porzucenia myślenia religijnego na rzecz ateizmu oraz przyjęcia racjonalistycznych poglądów.

W tym okresie zakochał się w Christopherze Morcomie, który zmarł 13 lutego 1930 roku w wyniku powikłań po bydlęcej odmianie gruźlicy, nabytej w dzieciństwie przez wypicie zarażonego mleka.

Studia i praca naukowa

Po śmierci Morcoma Turing skoncentrował się na nauce i w 1931 roku uzyskał stypendium na King’s College w Cambridge.

Studiował matematykę w latach 1931-1934, kończąc te studia z wyróżnieniem. W 1935 roku, w wieku 22 lat, obronił pracę doktorską, w której dowiódł wersję centralnego twierdzenia granicznego. Komisja nie była świadoma, że twierdzenie to zostało wcześniej udowodnione przez Jarla Lindeberga w 1922 roku.

W Cambridge Turing napisał swoją najważniejszą pracę matematyczną, On Computable Numbers with an Application to the Entscheidungsproblem, której celem było rozwiązanie problemu rozstrzygalności przedstawionego przez Davida Hilberta w 1928 roku. W tej pracy wprowadził pojęcie maszyny, która mogła wykonywać zaprogramowane operacje matematyczne, zwane algorytmami. Turing opisał także wiele takich maszyn, które zyskały miano maszyn Turinga. Jego koncepcja uniwersalnej maszyny Turinga mogła wykonywać dowolną operację w zależności od zapisanych instrukcji. Turing sprowadził problem rozstrzygalności do problemu stopu, dowodząc, że nie istnieje algorytm, który mógłby wskazać, czy dany program zakończy działanie, czy będzie działał w nieskończoność. Wspólnie z Alonzo Church, który doszedł do podobnych wniosków, Turing opracował Tezę Churcha-Turinga.

W tej samej pracy przedstawił również schemat pierwszego komputera, inspirowany pracami Charlesa Babbage’a nad jego maszyną różnicową nr 2. Mimo że realizacja projektu wykraczała poza ówczesne możliwości techniczne, jego koncepcja była poprawna. Turing zyskał uznanie jako jeden z najwybitniejszych matematyków świata w wieku 26 lat, szybko rozwijając swoją karierę naukową i zostając członkiem King’s College.

Wkład w kryptologię

W 1939 roku Rządowa Szkoła Kodów i Szyfrów zaproponowała Turingowi pracę jako kryptoanalityk w Bletchley Park. Na przełomie 1939 i 1940 roku zaprojektował tam tzw. bombę Turinga, opierając się częściowo na pracach polskich kryptoanalityków, takich jak Marian Rejewski. To urządzenie umożliwiło znacznie prostsze i bardziej efektywne łamanie szyfru Enigmy. W Bletchley Park powstało piętnaście takich bomb, każda przeznaczona do rozszyfrowywania jednej wiadomości.

W 1940 roku Turing opracował własną wersję bomby kryptologicznej. Pierwsza wersja nie była wystarczająco szybka, więc 8 sierpnia, we współpracy z matematykiem Gordonem Welchmanem, stworzył ulepszoną wersję, znaną jako bomba Turinga-Welchmana, która stała się jednym z pięciu kluczowych osiągnięć Turinga w dziedzinie kryptoanalizy podczas II wojny światowej. Pozostałe z nich to: procedura dla wskaźnika niemieckiej marynarki wojennej, statystyczna procedura Banburismus, ustawienia kół w Lorenz SZ 40/42 (Tuńczyk) oraz wynalazek przenośnych scramblerów o nazwie kodowej Delilah do bezpiecznej transmisji głosowej pod koniec wojny.

W styczniu 1940 roku spędził kilka dni w ośrodku wywiadu Bruno we Francji, gdzie pracowali przerzuceni tam po wybuchu wojny polscy matematycy: Marian Rejewski, Jerzy Różycki i Henryk Zygalski. Brytyjczycy dostarczyli im arkusze perforowane, zwane płachtami Zygalskiego, wykonane według polskich instrukcji w Bletchley Park. Rejewski zapamiętał, że Turing był szczególnie zainteresowany szczegółami połączeń wtyczkowych w maszynie Enigma oraz trzyliterowymi kodami stosowanymi przez Luftwaffe.

Turing był postrzegany jako ekscentryk w Bletchley Park. Z powodu alergii cierpiał na katar sienny i pracował w masce przeciwgazowej, aby chronić się przed alergenami.

W czasie pracy w Bletchley Turing trenował biegi długodystansowe, czasem pokonując 40 mil (64 km), aby dotrzeć do Londynu na ważne spotkania, osiągając formę biegacza na światowym poziomie.

Niedobór personelu w Bletchley Park utrudniał rozszyfrowanie wielu wiadomości. W październiku 1941 roku Turing i jego współpracownicy zwrócili się do Winstona Churchilla o dotacje na prace związane z kryptoanalizą, które otrzymali. W lutym 1942 roku nowym dyrektorem Bletchley Park został komandor Edward Travis. Rok później Bletchley miało już czterdzieści dziewięć bomb, a także powstała stacja bomb w Gayhurst Manor. Wówczas ogłoszono rekrutację do Bletchley, publikując w Daily Telegraph krzyżówkę, na którą odpowiedziało sześciu czytelników, którzy zostali zatrudnieni razem z Turingiem.

W 1941 roku Turing oświadczył się swojej współpracowniczce Joan Clarke, jednak ich zaręczyny trwały krótko z powodu jej chłodnej reakcji na jego wyznanie o homoseksualności.

W 1945 roku Turing został odznaczony Orderem Imperium Brytyjskiego za zasługi w czasie II wojny światowej, lecz jego osiągnięcia pozostawały tajemnicą przez wiele lat.

Wkład w informatykę

Po wojnie Turing zaprojektował jeden z pierwszych elektronicznych, programowanych komputerów. Był również pomysłodawcą testu Turinga – eksperymentu mającego na celu zdefiniowanie sztucznej inteligencji.

Od 1945 do 1947 roku mieszkał w Richmond w Londynie, gdzie pracował nad projektem ACE (Automatic Computing Engine) w National Physical Laboratory (NPL). 19 lutego 1946 roku przedstawił referat, który był pierwszym szczegółowym projektem programu komputerowego. Chociaż prace Johna von Neumanna nad EDVAC poprzedzały prace Turinga, to jednak były one znacznie mniej szczegółowe. ACE było teoretycznie możliwe do skonstruowania, jednak tajemnice związane z projektami w Bletchley Park opóźniły realizację, co rozczarowało Turinga. Pod koniec 1947 roku wrócił do Cambridge na roczny urlop, a w tym czasie, podczas jego nieobecności, zbudowano prototyp komputera (Pilot ACE). Swój pierwszy program zrealizował 10 maja 1950 roku. ACE Turinga nigdy nie został skonstruowany, ale wiele komputerów na całym świecie korzysta z jego koncepcji, w tym amerykański Bendix G-15.

W 1948 roku Turing został mianowany recenzentem w Katedrze Matematyki na Uniwersytecie w Manchesterze. W 1949 roku objął stanowisko zastępcy dyrektora Computing Laboratory i pracował nad oprogramowaniem dla jednego z pierwszych komputerów, Manchester Mark I. Kontynuował również prace teoretyczne. W artykule Computing Machinery and Intelligence poruszył problem sztucznej inteligencji i zaproponował eksperyment, który stał się znany jako test Turinga. Idea polegała na tym, że o komputerze można powiedzieć, że „myśli”, jeśli człowiek przeprowadzający eksperyment nie jest w stanie stwierdzić, czy ma do czynienia z człowiekiem, czy z maszyną. Turing zasugerował, aby zamiast budować program do symulacji dorosłych myśli, stworzyć prostszą symulację myśli dziecka, które następnie można by kształcić. Przykładem odwrotnej formy testu Turinga, szeroko stosowanej w Internecie, jest CAPTCHA (Completely Automated Public Turing test to tell Computers and Humans Apart), w której maszyna weryfikuje, czy ma do czynienia z maszyną, czy człowiekiem.

W 1948 roku, pracując z byłym kolegą ze studiów, D.G. Champernownem, rozpoczął pisanie programu szachowego dla nieistniejącego jeszcze komputera. W 1952 roku brakowało wystarczająco mocnego komputera, aby uruchomić program, więc Turing symulował jego działanie, wykonując ruchy w czasie około pół godziny. Zapis partii szachowej jest dostępny w internecie, a program przegrał z kolegą Turinga, Alickiem Glennie.

W 1948 roku Turing wynalazł również metodę rozkładu LU, polegającą na rozkładzie macierzy na macierz trójkątną dolną i górną.

Wkład w biomatematykę

Od 1952 roku aż do swojej śmierci w 1954 roku Turing pracował nad zagadnieniami związanymi z biologią matematyczną, szczególnie nad procesem morfogenezy. W 1952 roku opublikował pracę pod tytułem The Chemical Basis of Morphogenesis, w której wysunął hipotezę dotyczącą tworzenia wzorców. Jego zainteresowania obejmowały zrozumienie filotaksji Fibonacciego, czyli obecności liczb Fibonacciego w strukturze ulistnienia roślin. Używał równań reakcji-dyfuzji, co jest kluczowe w kontekście formowania się wzorców. Jego późniejsze prace pozostały nieopublikowane aż do 1992 roku, kiedy opublikowano Dzieła zebrane A.M. Turinga, a jego badania uznano za fundamentalne w tej dziedzinie.

Oskarżenie o naruszenie moralności i śmierć

Kierujący brytyjskim wywiadem Stewart Menzies był świadomy, że Turing był homoseksualistą, jednak przez długi czas nie podejmowano działań przeciwko niemu, ponieważ nie stwarzał problemów w swoim otoczeniu, a jego praca była niezbędna. Postanowiono, że działania wobec niego rozpoczną się dopiero po 1944 roku, gdy zakończy najważniejsze prace.

W styczniu 1952 roku Turing poznał w kinie w Manchesterze Arnolda Murraya. Po lunchu zaprosił go na weekend do swojego domu, ale Murray się nie pojawił. Spotkali się ponownie w Manchesterze w poniedziałek, a Murray zgodził się odwiedzić Turinga. Kilka tygodni później Murray znów odwiedził Turinga i spędził tam noc. W tym samym roku doszło do włamania do mieszkania Turinga, o czym poinformował policję. W trakcie śledztwa Turing potwierdził swoją homoseksualność. Wówczas homoseksualizm był w Wielkiej Brytanii nielegalny i obaj zostali oskarżeni zgodnie z § 11 prawa karnego, zmienionego ustawą z 1885 roku. Turing został oskarżony o naruszenie moralności publicznej w związku z relacją z 19-latkiem, co doprowadziło do postępowania sądowego. Sąd dał mu wybór: więzienie lub terapia hormonalna. Turing zdecydował się na terapię, która obejmowała konsultacje z psychiatrą i roczną kurację hormonalną, polegającą na przyjmowaniu estrogenu (kastracja chemiczna). Skutkiem ubocznym kuracji była między innymi ginekomastia.

W wyniku skazania Turing stracił certyfikat dostępu do poufnych informacji i został odsunięty od badań związanych z konstrukcją komputera. 7 czerwca 1954 roku zamknął się w swojej sypialni i popełnił samobójstwo. Jego ciało znaleziono następnego dnia. Badanie wykazało, że śmierć była spowodowana zatruciem cyjankiem. Obok jego łóżka leżało na wpół zjedzone jabłko, które, choć nie zostało poddane testom na obecność cyjanku, mogło być nośnikiem, przez który Turing wprowadził śmiertelną dawkę do swojego organizmu. Śledczy uznali, że Turing popełnił samobójstwo. Jego ciało zostało skremowane 12 czerwca 1954 roku. Matka Turinga była zdania, że spożycie cyjanku było przypadkowe, spowodowane nieostrożnym przechowywaniem chemikaliów przez syna. Biograf Andrew Hodges sugeruje, że Turing mógł celowo popełnić samobójstwo w sposób, który pozwoliłby matce sądzić, że jego działanie było nieumyślne. David Leavitt zasugerował, że Turing mógł odtworzyć scenę z ulubionego filmu Królewna Śnieżka i siedmiu krasnoludków z 1937 roku, w której Zła Królowa zanurza swoje jabłko w trującym naparze.

Epitafium Alana Turinga

Hyperboloids of wondrous Light
Rolling for aye through Space and Time
Harbour those Waves which somehow Might
Play out God’s holy pantomime

Wpływ śmierci Alana Turinga

Czasopismo New Statesman opublikowało artykuł krytykujący homofobiczne prawo. W maju 1954 roku konserwatysta David Maxwell Fyfe, będący ministrem spraw wewnętrznych, powołał komisję do zbadania zasadności zakazu seksu homoseksualnego. Prace komisji zakończyły się 4 września 1957 roku opublikowaniem tzw. Raportu Wolfendena, który jednoznacznie stwierdził, że seks między dwoma mężczyznami nie powinien być karany, a homoseksualność nie jest chorobą psychiczną. Inicjator powstania komisji, Fyfe, był przeciwny wprowadzeniu w życie zaleceń raportu, co udało się zrealizować dopiero po dojściu do władzy lewicowej Partii Pracy w 1964 roku.

Przeprosiny rządu brytyjskiego

Premier Gordon Brown w wrześniu 2009 roku przeprosił w imieniu rządu Wielkiej Brytanii za „całkowicie niesprawiedliwe” i „straszne” potraktowanie Turinga.

W 2013 roku królowa Elżbieta II pośmiertnie ułaskawiła Turinga. W 2014 roku powstał film Gra tajemnic, który opowiada o nim i jego pracy nad Enigmą, w którym w rolę Turinga wcielił się Benedict Cumberbatch.

W 2019 roku Turing został uznany przez Brytyjczyków za najwybitniejszą postać XX wieku, pokonując takich finalistów jak Pablo Picasso, Muhammad Ali, Martin Luther King Jr., David Bowie, Ernest Shackleton oraz Nelson Mandela.

Zobacz też

pomnik Alana Turinga
(10204) Turing

Przypisy

Bibliografia

Agnijo Banerjee, David Darling: Dziwna matematyka. Helion S.A., 2020. ISBN 83-283-5687-2.
Andrew Hodges, Wiktor Bartol: Enigma: życie i śmierć Alana Turinga. Warszawa: Prószyński i S-ka, 2002. ISBN 83-7255-087-5. Brak numerów stron w książce.
Simon Singh, Piotr Amsterdamski: Księga szyfrów. Warszawa: Świat Książki, 2003. ISBN 83-7311-714-8. Brak numerów stron w książce.
Alan Turing, Maszyna licząca a inteligencja, w: Filozofia umysłu, red. Bohdan Chwedeńczuk, Aletheia, Warszawa 1995 (oryg. 1950).
Alan Turing, Can a machine think? (1956).