Самая выдающаяся личность XX века: что нужно знать о математике Алане Тьюринге

Так почему именно Тьюринг? Наиболее вероятный ответ на этот вопрос прост: британцы выбрали Тьюринга не только потому, что он был математиком, стоявшим у истоков компьютерной эры. И даже не за то, что он был героем Второй мировой войны, внесшим крупный вклад в победу союзников. Дело в том, что он может претендовать на звание самого несправедливо обиженного среди известных британцев XX века.

Родина наградили его орденом — но секретным. Зато она вполне публично преследовала его в суде за гомосексуализм, а затем подвергла жестокому «лечению», которое довело Тьюринга до самоубийства в 42 года — в возрасте, когда учёный может продуктивно работать еще несколько десятилетий.

Небританское происхождение и проблемы с учебой

Детская игрушка Тьюринга, хранящаяся по сей день в Блетчли-парке — месте, где он руководил взломом немецкой секретной связи

Алан родился в 1912 году. Его отец — выходец из шотландской аристократии, мать — из ирландско-английской, поэтому самого математика лишь с очень большой натяжкой можно считать англичанином. А вот детство будущего ученого было вполне типичным для британцев из высших слоев общества: он учился в частной школе в Шерборне. Правда, гуманитарные науки были ему неинтересны настолько, что директор школы в сердцах писал его родителям письма, где утверждал, что «частная школа для него — пустая трата времени». Поэтому баллов на выпускном экзамене он не добрал и вместо престижного Тринити-колледжа попал в Кембридж.

В школе же он познакомился с Кристофером Моркомом, с которым вступил в первую в своей жизни гомосексуальную связь. Морком вскоре умер от туберкулеза, что стало для Алана личной трагедией.

Машина Тьюринга: как алгоритм стал основой компьютерной эры

И сейчас, и в 1936 году было совершенно неизвестно, как возникает сознание и разум. Однако потребность в сложных вычислениях уже была, и чтобы проводить их, нужно было четко выяснить теоретически, каким требованиям должны отвечать машины для вычислений.

Чтобы сделать это, Тьюринг рассмотрел работу идеализированной вычислительной машины с бесконечной памятью. Он определил для нее четкую систему действий: машина могла работать, лишь осуществляя последовательные элементарные операции, записывая в одну из ячеек хранения данных новый символ. После этого она могла перейти в соседнюю ячейку и провести там еще одну элементарную операцию. При этом она не имела «свободы воли» — вычисления осуществлялись по четкому алгоритму, последовательности простейших шагов, заданных математически оформленными инструкциями. Определенным входящим данным соответствовал только один возможный результат в выходных данных. В итоге один и тот же алгоритм — именно Тьюринг внес крупный вклад в формализацию этого понятия — всегда выдает один и тот же формализованный результат для решения одной и той же задачи.

Внедрение концепции машины, считающей посредством элементарных операций с четко установленными правилами, позволило начать двигать гору сложных вычислений по отдельным песчинкам — простейшим вычислениям.

Раньше казавшая фантастической задача создания мощных вычислительных машин теперь стала вопросом все более быстрого исполнения простых элементарных операций.

Как математик стал героем войны, ни разу не побывав на фронте

«Бомба Тьюринга», отреставрированная версия, хранится в Блетчли-парке. Хорошо видны роторы.

Перед войной в Германии были созданы два типа шифровальных машин (примитивных механических компьютеров) — машины «Энигма» и «Лоренц» (последняя — самая сложная, только для сообщений высшего командования). Они записывали данные с помощью нескольких роторов, каждый из которых имел 26 положений — число, близкое к количеству букв в алфавите. «Зная» изначальное положение роторов (ключ секретных сообщений), другая машина того же типа могла получить из каши символов то, что ей хотел передать отправитель с первой «Энигмы».

Оба типа машин быстро совершенствовались, и взлом передаваемых ими сообщений был чрезвычайно сложен. Ранние польские попытки расшифровки работали только против простых версий машин — до 1940 года. Ознакомившись с польскими наработкам, англичане поняли, что для взлома секретных немецких радиосообщений им нужны куда более совершенные средства, чем все, что существовало в этой области раньше.

Тогда Алан Тьюринг и возглавил создание машины, позже названной Turing Bombe (Бомба Тьюринга). Она имела десятки роторов, каждый из которых примерно соответствовал одной «Энигме». Для раскалывания немецких шифров использовалась известная слабость всех военных и секретных служб всех времен: бессмысленное засекречивание того, что вообще-то не нуждается в секретности. Шифром «Энигмы», среди прочего, передавали и метеосводки, тексты которых для тех или иных регионов также передавались гражданскими службами в открытом радиоэфире. Так удавалось получить часть секретных сообщений. Потом «Бомба Тьюринга» перебором пыталась найти куски с метеосводками в радиоперехватах «Энигмы», и, когда это удавалось, фиксировала положение роторов, при которых из «каши символов» получалась та самая метеоосводка. Зная положение роторов, было легко прочесть и неизвестные части сообщений.

Здесь, в Блетчли-парке, жил Тьюринг во время работы над немецкими шифрами

В итоге с весны 1940 года англичане успешно читали почти все немецкие радиосообщения. Это дало им неоценимый инструмент ведения войны. Глава программы «Ультра», использовавшей эти перехваты, Уинтерботэм, указывает, как это выглядело на практике. Когда Роммель в Северной Африке готовил скрытный удар на одном фланге, англичане собирали свои силы на противоположном — и начинали там наступление как раз накануне немецкого, ловя самый слабый немецкий фланг в самый подходящий момент. Точно также война велась союзниками во Франции и Италии. Когда группы немецких подлодок обменивались между собой данными о том, где они ищут конвои союзников, те тут же отклоняли маршруты своих конвоев к тем участкам Атлантики, где немецких подлодок не было.

По сути, англичане и американцы были зрячими, ведущими войну против слепых — немцы союзные радиосообщения взломать не могли. В 1944 году англичане точно знали, что немцы ждут высадки союзников у Па-де-Кале — и поэтому высадились в Нормандии, где их не ждали. Поэтому Уинстон Черчилль и заявил британскому королю Георгу VI: «Именно благодаря «Ультра» мы выиграли войну».

Электронно-ламповый «Колосс», созданный при решающей роли Тьюринга к 1944 году был первым компьютером современного типа

Алана за это даже наградили орденом Британской империи — увы, совершенно секретно, отчего об этом кому-то кроме него и короны стло известно лишь спустя десятки лет после смерти несомненного героя войны. Кстати, его теоретические работы по методике взлома немецких шифров были настолько передовыми, что секретные службы Великобритании передали их архивам только в 2012 году.

Тест Тьюринга: смог ли математик указать дорогу к искусственному интеллекту

После войны учёный — помимо консультирования разработчиков первых цифровых компьютеров — занялся вопросом о том, можно ли научить машину думать. Тьюринг начал с того, что отказался от использования термина «думать» — поскольку никакого точного определения этому слову пока создать невозможно. Вместо этого он предложил другой критерий искусственного интеллекта — способность машины, удаленно общающейся с человеком, отвечать ему так, что он подумает, будто перед ним другой человек (тест Тьюринга).

По его мнению, добиться этого вполне возможно — нужно лишь создать цифровой компьютер, который мог бы постепенно самообучаться, прогрессируя от уровня ответов ребенка к уровню ответов взрослого. При этом ему нужно получить возможность недетерминированного развития — такого, при котором исход обучения не будет жестко задан информацией «на входе» в машину.

Спустя семь десятков лет после формулирования теста Тьюринга машин, способных изобразить вменяемого человека в удаленном общении, по?прежнему нет. Одни связывают это с тем, что мозг человека как вычислительная машина оказался радикально сложнее и мощнее, чем кто-то мог представить тогда. Другие — с тем, что сама идея цифрового компьютера на алгоритмах, способного обучаться «свободно», не предопределенным заранее образом, крайне сомнительна.

Алгоритмы — довольно жесткие пошаговые инструкции, и даже если сделать их многовариантными, число таких вариантов всегда будет конечно. Такой же конечной будет и итоговая способность компьютера имитировать личность. Критики отмечают, что никто из исследователей человеческого разума пока не смог показать, что он основан на алгоритмах — поэтому далеко не факт, что его удастся имитировать с помощью этих самых алгоритмов.

И тем не менее, идея обучения машин лежит в основе наиболее выдающих компьютерных систем нашего времени — тех машин, что выигрывают сегодня шахматы и го у лучших чемпионов мира именно за счет самообучения. В ближайшие годы такие же машины сделают возможным и автопилот на дорогах. Быть может, пройти тест Тьюринга на словах машины еще и не могут, но в отдельных областях — от го и шахмат до вождения — уже показали, на что способны.

Травля государства и смерть

В 1952 году очередная гомосексуальная связь 39-летнего Тьюринга случайно попала в поле зрения государства: дом ученого ограбили, и его 19-летний партнер сообщил о том, что грабители — его знакомые, а когда Алан обратился в полицию, та узнала о гомосексуальной связи, и Тьюринг подвергся уголовному преследованию. Так же, как и в СССР того времени, гомосексуализм уголовно преследовался в Великобритании. Причем на процессе адвокат не выступал в защиту подсудимого — для таких дел это было не принято.

Суд предложил засекреченному герою войны два варианта наказания — тюрьму или «лечение» диэтилстилбестролом, синтетическим аналогом женских гормонов, ныне, к счастью, запрещенным. Тьюринг планировал продолжить научную работу и пошел на второй вариант. Как и можно было предположить, диэтилстилбестрол в больших дозах является средством химической кастрации — препарат вызвал у него импотенцию и увеличение грудных желез по женскому типу.

Это создало большие проблемы с самооценкой, и в 1954 году Тьюринг был найден мертвым (отравление цианидом). В его доме хранились химические препараты, ставшие источником яда, и официальное заключение говорит о самоубийстве. Рядом с постелью нашли наполовину съеденное яблоко.

Алан Тьюринг, скульптура. Автор: Malcolm Lidbury

То, что сделали британские власти с величайшим английским ученым, на языке уголовного права называется «доведение до самоубийства» (в нашей стране за это положена статья 110 УК). Но, как известно, власти судить не принято, поэтому в гибели Тьюринга формально никто не виноват.

В 2013 году британская корона помиловала его посмертно, освободив от клейма «преступника».

Источник: esquire.ru

Комментарии: