Тьюринг Алан Матисон

Алан Метисон Тьюринг (23 июня 1912, Лондон - 7 июня 1954, Уилмслоу, Великобритания)

английский математик. Основные труды по математической логике, вычислительной математике. Ввёл математическое понятие абстрактного эквивалента алгоритма, или вычислимой функции, получившее затем название «машины Тьюринга».

Родился в семье колониального чиновника в Индии. Будущие родители Алана Тьюринга - Юлиус Мэтисон Тьюринг и Этель Сара Стоуни познакомились и обвенчались в Индии. Тьюринг служил в английском колониальном ведомстве, а Этель Сара была дочерью главного инженера Мадрасских железных дорог. Это была добропорядочная английская аристократическая семья, принадлежавшая к так называемому "высшему среднему классу" и жившая в соответствии со строгими традициями Империи.

В семье Тьюрингов родилось двое детей. Младший сын, названный Аланом Мэтисоном, увидел свет 23 июня 1912 в лондонской лечебнице "Уоррингтон-Лодж". Биограф Тьюринга Эндрю Ходжес нашёл символичным то, что в этой лечебнице, позже переоборудованной в гостиницу и ставшей во время Второй мировой войны пристанищем многих беженцев из континентальной Европы, в 1938 остановился один из таких изгнанников с родины по имени Зигмунд Фрейд. Тьюринг, как и Фрейд, был выдающимся исследователем человеческого Разума, хотя и не снискавшим столь громкую славу.

В детстве Алан и его старший брат Джон довольно редко видели своих родителей - их отец до 1926 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 б 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). Впрочем, вскоре ей пришлось опасаться уже того, сможет ли ее талантливый сын окончить эту школу...

Юный Алан Тьюринг ничего не делал на уроках, а в свободное время - изучал "внеклассные" науки. Пятнадцатилетним подростком он самостоятельно изучал теорию относительности: его дневниковые заметки сделали бы и в наше время честь студенту-младшекурснику.

Обстановка и стиль обучения в классической британской школе, воспитывающей добропорядочных и благонадежных подданных Империи, не располагали к дальнейшему росту подобных интересов, которые к тому же Тьюрингу было совсем не с кем разделить. Преподаваемые предметы оставляли его полностью равнодушным, он успевал еле-еле и в конце концов оказался перед реальной перспективой отказа в выдаче школьного аттестата, что в очередной раз привело его мать в ужас.

В 1931 Тьюринг стал студентом Кингз-колледжа (King's College) в Кембридже - знаменитого на весь мир старинного английского университета. 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.

Сейчас главное место в жизни занимает 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 Дж. 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, научные интересы обоих будущих выдающихся учёных были далеки от вычислительных машин - и Тьюринг, и фон Нейман занимаются в основном задачами "чистой" математики. (Отметим здесь математическую работу Тьюринга "Эквивалентность левой и правой почти-периодичности", вышедшую в 1935, в которой он упростил одну идею фон Неймана в теории непрерывных групп - фундаментальной области современной 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, играть в го (эта восточная игра тогда была еще в диковинку). Он находил отдых в интенсивных занятиях спортом - греблей и бегом (марафонский бег останется его поистине страстным увлечением до конца жизни).

Друзей у него было совсем не много. Высокомерных студентов-аристократов отталкивали его несколько беспорядочный стиль одежды, эксцентричные прически и манера говорить резким скрипучим голосом (к тому же он иногда сильно заикался) — Тьюринг, как обычно, не вписывался в "положенные" рамки общественных норм поведения.

Студенты Кембриджа шептались о том, что Тьюринг никогда не пользуется сигналами точного времени по радио, а подстраивает будильник, глядя по ночам на звезды и производя только ему одному известные вычисления (по радио же он слушает исключительно детские передачи). 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"...

Тьюринг блестяще заканчивает четырёхлетний курс обучения. Одна из его работ, посвященная теории вероятностей, удостаивается специальной премии, его избирают в научное общество Кингз-колледжа - fellowship (нечто среднее между аспирантурой и преподавательским корпусом). Казалось, его ждет успешная карьера слегка эксцентричного кембриджского дона, работающего в области "чистой" математики (don - так в Кембридже и Оксфорде по традиции называют преподавателей).

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.

В 1935-1936 гг. Тьюринг создаёт теорию, которая навсегда впишет его имя в науку. Изложение этой теории - теории "логических вычисляющих машин" - позже войдёт во все учебники по логике, основаниям математики и теории вычислений. "Машины Тьюринга" станут обязательной частью учебных программ для будущих математиков и "компьютерщиков".

Непосредственным его учителем, а впоследствии коллегой был математик (тополог) М.Х.А.Ньюмен (1897-1984); Тьюринг слушал его курс по основаниям математики в 1935. В том же году Тьюринг получил стипендию Кингз-колледжа для работы над диссертацией. В 1936-1938 - в Принстонском университете в США, где его научным руковдителем был американский логик А.Чёрч (1903-1995). После получения докторской степени вернулся в Кембридж, где получил стипендию Кингз-колледжа для занятий логикой и теорией чисел, посещая одновременно семинары Л.Витгенштейна по философии математики. В это же время началось его конфиденциальное сотрудничество с правительственной Школой кодов и шифров (Government Code and Cypher School) в Блечли-Парке, где он ещё до войны участвовал в работах по раскрытию немецких шифров.

После начала Второй мировой войны Тьюринг полностью перешел на работу в Блечли-Парк. Используя более ранние польские наработки, совместно с У.Уэлчманом раскрыл шифры германских ВВС, создав дешифровочную машину «Бомба», а к концу 1939 самостятельно взломал гораздо более сложный шифр, использовавшийся в шифровальных машинах «Энигма», которыми были оснащены германские подводные лодки. После первого успеха противостояние с «Энигмой» продолжалось еще несколько лет, но начиная с весны 1943 весь информационный обмен германских ВМС легко расшифровывался союзниками, к этому времени уже использовавшими электронную технику. Тьюринг занимался также разработкой шифров для переписки Черчилля и Рузвельта, проведя период с ноября 1942 по март 1943 в США. Был удостоен звания кавалера Ордена Британской империи 4-й степени.

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 по 1948. Ученый предложил весьма амбициозный проект АСЕ (Automatic Computing Engine - Автоматическая Вычислительная Машина), который, однако, так и не был реализован. 1947-1948 академический год Тьюринг провел в Кембридже, а в мае 1948 М.Ньюмен предложил ему пост преподавателя и заместителя директора вычислительной лаборатории Манчестерского университета, занявшего к этому времени лидирующие позиции в разработке вычислительной техники в Великобритании. В 1951 Тьюринг был избран членом Лондонского королевского общества.

В послевоенные годы Тьюринг продолжал сотрудничество со Школой шифров и кодов, а лаборатория в Манчестере оказалась вовлеченной в работы британского ядерного проекта. В обстановке холодной войны это привело к повышенному вниманию к личной жизни тех, кто был допушен к государственным скретам. 31 марта 1952 Тьюринг был арестован по обвинению в гомосексуализме, которого никогда не скрывал (хотя и предпринял в своё время неудачную попытку жениться). Поставленный перед выбором между тюремным заключением и гормональным лечением, выбрал последнее. Тогда же он был лишён доступа к секретной информации и уволен из Блечли-Парка. В 1953 учёный имел проблемы со службой безопасности, связанные с его зарубежными контактами и поездкой в Грецию, а также подвергся травле в местной прессе. Всё это стало причиной тяжёлого кризиса.

Несмотря на выдающиеся заслуги перед британской короной, после войны он провёл несколько лет в психологической клинике для извращенцев. Выйдя оттуда он увлёкся тем, что называл "игрой в необитаемый остров". Используя имеющиеся под руками средства, он получал всё более и более редкие химические вещества. Через год такой странной игры он получил на своей кухне цианистый калий и покончил с собой, приняв его.

За относительно недолгую жизнь Тьюрингом были получены научные результаты, значение которых далеко выходит за рамки чистой математики. В самом конце 1936 учёный опубликовал работу "О вычислимых числах", с приложением к проблеме разрешимости (On the Computable Numbers, with an Application to the Entscheidungsproblem), в которой показал невозможность существования формальной, чисто механической процедуры, которая позволяла бы решать, выводимо ли данное высказывание из некоторого набора математических аксиом. Независимо от Тьюринга и чуть раньше него аналогичный результат был получен А.Чёрчем. Этот результат, известный как тезис Чёрча - Тьюринга, имел фундаментальное значение: Тьюринг и Чёрч вместе с К.Гёделем похоронили надежды Д.Гильберта и его последователей, полагавших, что математику как самую формализованную часть человеческого знания можно представить в виде набора аксиом и теорем.

Не менее важным было то, как именно Тьюринг пришел к этому результату: для его осуществления им было разработано понятие абстрактной цифровой вычислительной машины, получившей впоследствии название машины Тьюринга, способной имитировать (при наличии соответствующей программы) любую машину, действие которой заключается в переходе от одного дискретного состояния к другому. В практическом плане Тьюринг в ходе своих работ по дешифровке убедился в неэффективности посторения специализированных машин (типа «Бомбы») для решения конкретных логических задач и, опираясь на свою модель универсальной вычислительной машины и мощь появившихся к концу войны электронных вычислительных устройств, пришел к идее универсальной электронной вычислительной машины. Разработанные в 1947 Тьюрингом «Сокращенные кодовые инструкции» (Abbreviated Code Instructions) положили начало созданию, исследованию и практическому использованию языков программирования.

Тьюринг считается основоположником не только вычислительной техники, но также и искусственного интеллекта. Исключительную роль в развитии этого исследовательского направления сыграла небольшая статья "Вычислительные машины и разум" (Computing Machinery and Intellegence), опубликованная в журнале «Mind» в 1950 и впоследствии многократно перепечатывавшаяся, в том числе под названием "Can the Machine Think?" ("Может ли машина мыслить?"; рус. пер. 1960), в которой Тьюринг предложил ставший знаменитым мысленный эксперимент (тест Тьюринга). 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 стали 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 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).

Источники:

Паршин Павел. Тьюринг // Энциклопедия "Кругосвет"
Долмачёв Иван. Алан Тьюринг //

Последнее обновление страницы 29.10.04 21:52:12