18 чем прославился алан тьюринг. Расшифровка кода «Энигмы»

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

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.

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

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

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.

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

«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

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 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.

Что оно символизирует? Есть версия, что один из отцов-основателей компании Стив Джобс пытался провести ассоциацию с тем самым плодом с древа познания Добра и Зла, которое вкусили Адам и Ева, ослушавшись воли Бога.

Есть другая версия: это то самое яблоко, упавшее на голову Исаака Ньютона и позволившее ему открыть закон всемирного тяготения.

Есть и третья версия, о которой С. Джобс упоминал редко и неохотно. Это намёк на трагическую гибель его кумира — гениального английского математика Алана Тьюринга (1912−1954). Кстати, в 1998 г. радужная окраска яблока была изменена на однотонную.

«Гений — это человек, годовщина дня рождения которого широко отмечается спустя сто лет после его распятия, сожжения, побития камнями или убийства».

…Необычная одарённость в области точных наук Алана Тьюринга, отпрыска уважаемого аристократического семейства, проявилась очень рано. Однако в привилегированном интернате для мальчиков, где основной акцент делался на другие дисциплины, Алан считался мальчиком со странностями и неуспевающим учеником. Только поступив в Кембридж, он смог с головой окунуться в изучение столь любимых его сердцу математики и квантовой физики.

В 1934 г. Алан успешно оканчивает курс обучения, его дипломная работа удостаивается специальной премии. Это даёт ему возможность получать стипендию и продолжать исследования в области математической логики и теории вычислений. Именно в эти годы у него рождается инновационная идея той самой легендарной абстрактной «машины Тьюринга», способной самостоятельно изучать окружающий мир.

В 1938 г. Тьюринга пригласили возглавить отдел в правительственной Школе кодов и шифров, так именовалось главное шифровальное подразделение британской разведки. Здесь велась работа по взламыванию шифров и кодов стран «Оси» (Германия, Италия, Япония). Глубоко аполитичный, Тьюринг остался равнодушен к приходу к власти Гитлера, мимо него прошли катастрофические изменения в Европе. Но теперь судьба развернула его лицом к проблемам мира и потребовала личного участия.

Вскоре угроза фашистского нападения заставила срочно вывезти шифровальный отдел из Лондона. После тщательной подготовки под видом охотничьей кампании состоялся переезд специалистов-взломщиков кодов и шифров в особняк в Блетчли-Парк (Бэкингемшир) в центре Англии. Сейчас здесь находится музей шифровальщиков и вычислительной техники.

Отдел Тьюринга получил конкретное задание — разобраться с шифротекстами, которые создавало устройство «Энигма». Вермахт активно использовал их для радиограмм в операциях, проводимых авиацией и флотом.

Портативная шифровальная машина «Энигма» (др.-греч. — «Загадка») была изобретёна ещё в 1918 г. для защиты банковских операций, к началу Второй мировой войны её шифры были самыми сильными в мире, считалось, что их в принципе взломать невозможно.

Напряжённая работа криптоаналитиков под руководством Алана Тьюринга увенчалась успехом — была создана «анти-Энигма» — «Бомба», устройство, способное расшифровывать её сигналы. Больше года немцы даже не догадывались об этом, а обнаружив, приложили колоссальные усилия, чтобы максимально усложнить шифры. Однако для Тьюринга это уже было делом техники — через полтора месяца он справился и с этой проблемой. Англичанам стала доступна практически вся информация, которой обменивались немцы.

Вот мнение одного из сотрудников Тьюринга: «Не берусь утверждать, что мы выиграли войну благодаря Тьюрингу. Однако без него мы могли бы её проиграть». В 1946 г. Алан Тьюринг, выдающийся хакер своего времени, был награждён орденом Британской империи «за жизненно важный вклад в военные усилия».

Послевоенные годы были чрезвычайно успешны для этого гениального учёного: в университете Манчестера его лекции пользуются огромной популярностью, создан первый компьютер, и Тьюринг пишет для него программное обеспечение, а кроме того он продолжает сотрудничать с разведкой. Он задействован на новом направлении, работа продвигается, вот-вот могут быть взломаны алгоритмы советских шифров.

И тут судьба играет с Тьюрингом злую шутку. (А может быть ей помогают играть?) Однажды он находит свой дом взломанным и ограбленным. В записке, которую оставил вор, его предостерегают от обращения в полицию, однако возмущённый Тьюринг тут же звонит в участок. В ходе расследования выяснилось, что вор — друг любовника Алана, а заодно была предана широкой огласке нетрадиционная сексуальная ориентация Тьюринга.

В те годы в Англии это считалось уголовно наказуемым преступлением. Громкий судебный процесс над всемирно известным учёным длился несколько месяцев, ему было предложено выбрать себе наказание — два года тюрьмы или химическая кастрация. Он выбрал второе.

Тьюринга уволили с госслужбы, запретили преподавание, репутация была безвозвратно испорчена. В 41-летнем возрасте он оказался отлучённым от науки, любимой работы, с разрушенным здоровьем и надломленной психикой.

В июне 1954 г. он был найден мёртвым в своём доме, возле кровати на тумбочке лежало надкушенное яблоко. Как потом выяснилось, оно было начинено цианидом. Официальной версией стало самоубийство, однако до сих пор ходят упорные слухи, что здесь не обошлось без «руки Москвы».

Вы, наверное, помните тот грустный анекдот о «раннем репрессансе и позднем реабилитансе». Именно он вспоминается, когда читаешь речь премьер-министра Великобритании Гордона Брауна, произнесённую в 2009 г.: «От имени британского правительства и всего народа я со всей искренностью говорю: прости нас, ты заслуживал гораздо лучшего».

Алан Матисон Тьюринг OBE (англ. Alan Mathison Turing; 23 июня 1912 - 7 июня 1954) - английский математик, логик, криптограф, оказавший существенное влияние на развитие информатики. Предложенная им в 1936 году абстрактная вычислительная «Машина Тьюринга» позволила формализовать понятие алгоритма и до сих пор используется во множестве теоретических и практических исследований.

Жизнь Алана Тьюринга закончилась трагически. Он был признан «одной из самых известных жертв гомофобии в Великобритании».

Сын британского чиновника в Индии, Алан учился во Франции, Англии и, затем, в США. Тогда многие математики пытались создать алгоритм для определения истинности высказываний.

Но Гёделю удалось доказать, что любая полезная математическая система аксиом неполна в смысле, что в ней существует высказывание, истинность которого нельзя ни опровергнуть, ни подтвердить. Это побудило Тьюринга доказать, что нет общего метода определения истинности и, таким образом, математика всегда будет содержать недоказуемые высказывания.

В своей работе Тьюринг предложил проект простого устройства, имеющего все основные свойства современной информационной системы: программное управление, память, и пошаговый способ действий. Эта воображаемая машина, получившая название «машины Тьюринга», используется в теории автоматов или компьютеров.

Когда Тьюринг из США возвратился в Англию, началась вторая мировая война. Одним из важнейших вооружений этой войны была ЭВМ «Колосс» по проекту «Ультра», начавшая в 1943 году взламывать сверхсложные шифры немцев. Работа этой системы значительно помогла союзникам в борьбе с немецко-фашистскими захватчиками.

После войны в 1945 Алан возглавил проект создания компьютера «ТУЗ» (ACE, Automatic Computing Engine), а в 1948 Тьюринг стал работать с «МАДАМ» (MADAM, Manchester Automatic DigitAl Machine), компьютером с самой большой памятью в мире в то время.

Работы Алана по сооружению первых ЭВМ и развитию методов программирования имели неоценимую важность, дав основу большинству исследований в области искусственного интеллекта. Он полагал, что компьютеры, в конце концов, смогут мыслить как человек, и предложил простую проверку, известную как тест Тьюринга, оценивающую способность машины мыслить: побеседуйте с ЭВМ, и пусть она убедит вас, что она - человек.

В 1952 году Тьюринг издал первую часть его теоретического изучения развития форм живых организмов. Но эта работа осталась незаконченной.

В 1952 г. обворовали квартиру Тьюринга, и в ходе расследования полиция выяснила, что кражу совершил друг его любовника. Скандал получил широкую огласку - и 30 марта 1953 года состоялся судебный процесс, на котором Тьюринг был обвинен в мужеложестве. На выбор ему было предложено два приговора-либо заключение в тюрьме, либо подавление либидо с помощью инъекций женского гормона эстрогена. Ученый выбрал второе.

Последствия суда были катастрофическими - Алана Тьюринга уволили из шифроаналитического бюро и Манчестерского университета. Правда, потом ему все-таки вернули возможность преподавать. Тем не менее учёный до 1954 г. прожил в затворничестве, играя в свою любимую игру «Необитаемый остров», которая заключалась в получении всевозможных химических веществ из популярных продуктов.

8 июня 1954 года Алан Мэтисон Тьюринг был найден мертвым в своем доме - отравился цианидом. Яблоко, начиненное этой отравой, лежало рядом на ночном столике. До сих пор точно не известно, было ли это самоубийством или Тьюринга погубили завистники. Его мать считала, что он отравился случайно, так как всегда небрежно работал с химикатами.

Было обнаружено, что компьютеры всё-таки могут решить не любую математическую задачу. Алан Тьюринг доказал в 1936 году, что общий алгоритм для решения проблемы остановки для любых возможных входных данных не может существовать.

Во время Второй мировой войны Тьюринг работал в Блечли Парке - британском криптографическом центре, где возглавлял одну из пяти групп, Hut 8, занимавшихся в рамках проекта «Ультра» расшифровкой закодированных немецкой шифровальной машиной «Энигма» сообщений кригсмарине и люфтваффе. Вклад Тьюринга в работы по криптографическому анализу алгоритма, реализованного в «Энигме» основывался на более раннем криптоанализе предыдущих версий шифровальной машины, выполненных в 1938 году польским криптоаналитиком Марианом Реевским.

В начале 1940 года он разработал дешифровальную машину «Бомба», позволявшую читать сообщения люфтваффе. Принцип работы «Бомбы» состоял в переборе возможных вариантов ключа шифра и попыток расшифровки текста, если была известна часть открытого текста или структура расшифровываемого сообщения.

Перебор ключей выполнялся за счёт вращения механических барабанов, сопровождавшегося звуком, похожим на тиканье часов, из-за чего «Бомба» и получила свое название. Для каждого возможного значения ключа, заданного положениями роторов (количество ключей равнялось примерно 1019 для сухопутной «Энигмы» и 1022 для шифровальных машин, используемых в подводных лодках), «Бомба» выполняла сверку с известным открытым текстом, выполнявшуюся электрически.

Первая в Блетчли «Бомба» Тьюринга была запущена 18 марта 1940 года. Дизайн «Бомб» Тьюринга так же был основан на дизайне одноимённой машины Реевского.

Через полгода удалось взломать и более стойкий шифр Кригсмарине. Позже, к 1943 году, Тьюринг внес ощутимый вклад в создание более совершенной дешифровальной электронно-вычислительной машины «Колосс», использующейся в тех же целях.

Даже читая зашифрованные немецкие сообщения, в марте 1943 года Великобритания стояла на грани поражения в Битве за Атлантику и во всей Второй мировой войне. Вполне вероятно, что без расшифровки кода «Энигмы» ход этой войны был бы иным.

Любая интуитивно вычислимая функция является частично рекурсивной, или, эквивалентно, может быть вычислена с помощью некоторой машины Тьюринга.

Алан Тьюринг высказал предположение (известное как тезис Чёрча - Тьюринга), что любой алгоритм в интуитивном смысле этого слова может быть представлен эквивалентной машиной Тьюринга.

Уточнение представления о вычислимости на основе понятия машины Тьюринга (и других эквивалентных ей понятий) открыло возможности для строгого доказательства алгоритмической неразрешимости различных массовых проблем (то есть проблем о нахождении единого метода решения некоторого класса задач, условия которых могут варьироваться в известных пределах).

Простейшим примером алгоритмически неразрешимой массовой проблемы является так называемая проблема применимости алгоритма (называемая также проблемой остановки).

Она состоит в следующем: требуется найти общий метод, который позволял бы для произвольной машины Тьюринга (заданной посредством своей программы) и произвольного начального состояния ленты этой машины определить, завершится ли работа машины за конечное число шагов, или же будет продолжаться неограниченно долго.

Тьюринг является основателем теории искусственного интеллекта.

Машина Тьюринга является расширением модели конечного автомата и способна имитировать (при наличии соответствующей программы) любую машину, действие которой заключается в переходе от одного дискретного состояния к другому.

Тест Тьюринга - тест, предложенный Аланом Тьюрингом в 1950 году в статье «Вычислительные машины и разум» (англ. Computing Machinery and Intelligence) для проверки, является ли компьютер разумным в человеческом смысле слова. В этом тесте один или несколько людей должны задавать вопросы двум тайным собеседникам и на основании ответов определять, кто из них машина, а кто человек. Если не удавалось раскрыть машину, которая маскировалась под человека, предполагалось, что машина разумна.

Тьюринг был гомосексуалистом. В то время в Великобритании гомосексуальные половые акты были запрещены законом, а гомосексуализм считался психическим заболеванием.

В 1952 году ему были предъявлены обвинения в «грубой непристойности» (англ. gross indecency) за то, что он был геем. Тьюринг был осужден, и ему предоставили выбор между двухлетним тюремным заключением и гормональной терапией в виде инъекций эстрогена, которая, по сути, была химической кастрацией.

Тьюринг выбрал терапию. Одним из эффектов была растущая грудь и снижение либидо. Кроме того, в результате осуждения он потерял право работать в области криптографии.

Через год после вынесения приговора он умер от отравления цианидом, который, видимо, содержался в яблоке, половину которого Тьюринг съел перед смертью. Было признано, что он покончил жизнь самоубийством. Тем не менее, его мать считала, что он отравился случайно, так как всегда небрежно работал с химикатами.

10 сентября 2009 года Премьер-министр Великобритании Гордон Браун публично принёс извинения за те методы, которым был подвергнут Алан Тьюринг.

В 2009 году Алан Тьюринг был признан «одной из самых известных жертв гомофобии в Великобритании».

Память об Алане Тьюринге
* Одна из ежегодных наград Ассоциации вычислительной техники называется Премия Тьюринга.
* Алан Тьюринг упоминается в историческом романе «Криптономикон» Нила Стивенсона и фигурирует в романе Роберта Харриса «Энигма».
* Известный писатель-фантаст Гарри Гаррисон в соавторстве с американским учёным в области искусственного интеллекта Марвином Мински написал роман «Выбор по Тьюрингу» («The Turing Option», 1992).
* В романе Уильяма Гибсона «Нейромант» фигурирует «полиция Тьюринга» («регистр Тьюринга»), которая занимается контролем и следит за развитием существующих искусственных интеллектов.

23 июня 2012 года исполнилось 100 лет со дня рождения Алана Тьюринга - английского математика, логика, криптографа, оказавшего существенное влияние на развитие информатики.

Алан Матисон Тьюринг (Alan Mathison Turing) родился в Лондоне в семье колониального чиновника, служившего в Индии. Его родители - Юлиус Мэтисон Тьюринг и Этель Сара Стоуни познакомились и обвенчались в Индии.

Алан Тьюринг учился в престижной Шерборнской школе в Англии, где проявил незаурядные способности к математике и химии, затем в 1931 году поступил в колледж Кембриджского университета.

В 1935 году, будучи студентом в Кембридже, он защитил диссертацию “Центральная предельная теорема теории вероятности” (которую он самостоятельно переоткрыл, не зная об аналогичной предшествующей работе) и был избран членом Научного общества колледжа. В этом же году он впервые начал работать в области математической логики и проводить исследования, которые уже через год привели к выдающимся результатам. В 1935 году Алан Тьюринг вплотную занялся созданием “мыслящей машины” - теоретического прообраза современного компьютера. Между прочим, само слово “компьютер” в сегодняшнем его значении ввел в обращение именно Тьюринг.

В своей работе “О вычислимых числах, с приложением к проблеме разрешимости” Тьюринг ввел математическое понятие абстрактного эквивалента алгоритма, или вычислимой функции, получившее затем название “машины Тьюринга”. Это был проект устройства, имеющего все основные свойства современной информационной системы: программное управление, память и пошаговый способ действий.

“Машина Тьюринга” открыла дискуссию по теории автоматов и создала теоретическую базу для работы цифровых компьютеров, которые появились в 1940-е годы.

Тьюринг продолжил учебу в США - в Принстонском университете, где под руководством американского математика и логика Алонзо Чёрча в 1938 году получил степень доктора философии. Затем он вернулся в Великобританию и получил стипендию Кингз-колледжа для занятий логикой и теорией чисел.

В это же время началось его конфиденциальное сотрудничество с правительственной Школой кодов и шифров, где он еще до войны участвовал в работах по раскрытию немецких шифров.

В 1939 году британское военное ведомство поставило перед Тьюрингом задачу разгадать секрет “Энигмы” - специального устройства, использовавшегося для шифровки радиограмм в германском военно-морском флоте и в “люфтваффе”.

Неприступная Enigma

Британская разведка раздобыла это устройство, но расшифровывать перехваченные радиограммы немцев не удавалось.
Немцы считали “Энигму” неприступной. Для разгадки шрифта Тьюрингу нужно было найти правильную комбинацию из 129 триллионов возможных сочетаний букв. Тем не менее, математику уже через полгода удалось взломать код “Энигмы”. Тьюринг пригласил в созданный им отдел нескольких друзей-шахматистов и уже через полгода было разработано устройство, названное им “Бомбой”, которое позволяло читать практически все сообщения “люфтваффе”.

Анализ алгоритмов Enigma был выполнен на спроектированной Тьюрингом дешифровальной машине Bombe на электромагнитных барабанах

А спустя ещё год был “взломан” и более сложный вариант “Энигмы”, использовавшийся нацистскими подводниками. Это во многом предопределило военные успехи британского флота.

Тьюринг занимался также разработкой шифров для переписки премьер-министра Великобритании Уинстона Черчилля и президента США Франклина Рузвельта, проведя период с ноября 1942 года по март 1943 года в США.

Заслуги Алана Тьюринга были по достоинству оценены: после разгрома Германии он был удостоен звания кавалера Ордена Британской империи 4-й степени.

В 1945 году Тьюринг был принят в Национальную физическую лабораторию в Лондоне, где возглавил разработку большого автоматического вычислительного устройства АСЕ (Automatic Computing Engine).

Разработанные в 1947 году Тьюрингом “Сокращенные кодовые инструкции” положили начало созданию, исследованию и практическому использованию языков программирования.

В 1948 году ученый был назначен заместителем Макса Ньюмена, директора вычислительной лаборатории Манчестерского университета, где создавался компьютер с самой большой по тому времени памятью - манчестерская автоматическая цифровая машина, или “Мадам”, как ее называли в прессе. Тьюринг написал для нее несколько программ, пользуясь буквенно-цифровым кодом.

Еще один проект Тьюринга - вычислительная машина ACE на вакуумных лампах - считается одним из первых британских компьютеров

ACE Pilot, первая версия компьютера ACE, сохранилась до наших дней и установлена в британском Музее Науки

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 году и впоследствии многократно перепечатывавшаяся, в которой Тьюринг предложил ставший знаменитым мысленный эксперимент (тест Тьюринга) - операциональный способ решения вопроса “мыслит ли машина?”.

Тест Тьюринга - тест на человечность. В испытании принимают участие два человека и компьютер. Один участник теста (человек) задает вопросы, а два других (человек и компьютер) дают ответы. Задача задающего вопросы - определить, кто есть кто, а задача компьютера - ввести человека в заблуждение

В 1951 году Алан Тьюринг стал членом Королевского научного общества.

В конце жизни он занялся вопросами биологии, а именно, разработкой химической теории морфогенеза. Эта работа осталась незаконченной. Предварительный доклад 1952 года и отчет, который появился уже после его смерти, описывают только первые наброски этой теории.

В 1952 году Тьюринг попал под суд по обвинению в нетрадиционной сексуальной ориентации. Вскоре скандал стал достоянием публики, ученый подвергся осуждению и потерял право работать в области криптографии.

8 июня 1954 года Тьюринг был найден мертвым в своем доме в Уилмслоу близ Манчестера. Смерть наступила 7 июня от отравления цианидом и была признана самоубийством.

Одна из связанных с этим легенд гласит, что любивший сказку “Спящая красавица” Тьюринг именно поэтому вспрыснул раствор цианида в яблоко. Надкусив его, он скончался.

Говорят также, что именно надкушенное яблоко, найденное на ночном столике Тьюринга, стало “прообразом” эмблемы знаменитой компьютерной фирмы Apple. Даже если это всего лишь легенда, она показывает, как высоко ценится в компьютерном мире Алан Тьюринг.

Памятник Тьюрингу в Сэквилль-парк. Цветы подсолнуха лежат неспроста - это напоминание числовой последовательности, так называемых «чисел фибоначчи».
Если на клетчатой бумаге обвести два квадратика в одну клетку, рядом пририсовать квадрат 2 Х 2, сбоку квадрат 3 Х 3 клетки и так далее по ряду чисел, а потом, начиная с малого квадратика вести плавную кривую вдоль стенок, то получим красивую спираль с так называемой «золотой пропорцией».
Это - форма почти всего в живой природе - улитки, раковины наутилиуса, по такой спирали располагаются семечки в цветке подсолнуха.
Алан Тюринг тайну природы решить не успел, но записал в своей работе - «мы видим в окружающем нам мире математические структуры. Это дает нам ключ к отгадке процессов, которые этот мир создали».

В честь Алана Тьюринга Ассоциация по вычислительной технике (Association for Computing Machnery, АСМ) учредила премию его имени. Первым лауреатом премии Тьюринга в 1966 году стал Алан Перлис, один из создателей языка программирования Алгол, первый президент АСМ.

Интерактивный “дудл” в поисковике Google к столетию со дня рождения Тьюринга. Пользователю предлагается воспроизвести слово “Google” в бинарном коде

23 июня 2012 года исполняется 100 лет со дня рождения Алана Тьюринга - английского математика, логика, криптографа, оказавшего существенное влияние на развитие информатики.

Алан Матисон Тьюринг (Alan Mathison Turing) родился 23 июня 1912 года в Лондоне в семье колониального чиновника, служившего в Индии. Его родители ‑ Юлиус Мэтисон Тьюринг (Julius Mathison) и Этель Сара Стоуни (Ethel Sara Stoney) познакомились и обвенчались в Индии.

Алан Тьюринг учился в престижной Шерборнской школе (Sherborne Public School) в Англии, где проявил незаурядные способности к математике и химии, затем в 1931 году поступил в Кингз‑колледж (King"s College) Кембриджского университета.

В 1935 году он защитил диссертацию "Центральная предельная теорема теории вероятности" (которую он самостоятельно переоткрыл, не зная об аналогичной предшествующей работе) и был избран членом Научного общества колледжа. В этом же году он впервые начал работать в области математической логики и проводить исследования, которые уже через год привели к выдающимся результатам.

В своей работе "О вычислимых числах, с приложением к проблеме разрешимости" (On the Computable Numbers, with an Application to the Entscheidungsproblem, 1936) Тьюринг ввел математическое понятие абстрактного эквивалента алгоритма, или вычислимой функции, получившее затем название "машины Тьюринга". Это был проект устройства, имеющего все основные свойства современной информационной системы: программное управление, память и пошаговый способ действий.

"Машина Тьюринга" открыла дискуссию по теории автоматов и создала теоретическую базу для работы цифровых компьютеров, которые появились в 1940‑е годы.

Тьюринг продолжил учебу в США - в Принстонском университете, где под руководством американского математика и логика Алонзо Чёрча (Alonzo Church) в 1938 году получил степень доктора философии. Затем он вернулся в Великобританию и получил стипендию Кингз‑колледжа для занятий логикой и теорией чисел.

В это же время началось его конфиденциальное сотрудничество с правительственной Школой кодов и шифров (Government Code and Cypher School) в Блечли‑Парке, где он еще до войны участвовал в работах по раскрытию немецких шифров.

В 1939 году британское военное ведомство поставило перед Тьюрингом задачу разгадать секрет "Энигмы" - специального устройства, использовавшегося для шифровки радиограмм в германском военно‑морском флоте и в "люфтваффе". Британская разведка раздобыла это устройство, но расшифровывать перехваченные радиограммы немцев не удавалось. Тьюринг пригласил в созданный им отдел нескольких друзей‑шахматистов. Уже через полгода было разработано устройство, названное им "Бомбой", которое позволяло читать практически все сообщения "люфтваффе". А спустя ещё год был "взломан" и более сложный вариант "Энигмы" , использовавшийся нацистскими подводниками. Это во многом предопределило военные успехи британского флота.

Тьюринг занимался также разработкой шифров для переписки премьер-министра Великобритании Уинстона Черчилля и президента США Франклина Рузвельта, проведя период с ноября 1942 года по март 1943 года в США.

Заслуги Алана Тьюринга были по достоинству оценены: после разгрома Германии он был удостоен звания кавалера Ордена Британской империи 4‑й степени.

В 1945 году Тьюринг был принят в Национальную физическую лабораторию в Лондоне, где возглавил разработку большого автоматического вычислительного устройства АСЕ (Automatic Computing Engine).

Разработанные в 1947 году Тьюрингом "Сокращенные кодовые инструкции" (Abbreviated Code Instructions) положили начало созданию, исследованию и практическому использованию языков программирования.

В 1948 году ученый был назначен заместителем Макса Ньюмена (Max Newman), директора вычислительной лаборатории Манчестерского университета, где создавался компьютер с самой большой по тому времени памятью - манчестерская автоматическая цифровая машина, или "Мадам" (Manchester Automatic Digital Machine), как ее называли в прессе. Тьюринг написал для нее несколько программ, пользуясь буквенно‑цифровым кодом.

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 году и впоследствии многократно перепечатывавшаяся, в которой Тьюринг предложил ставший знаменитым мысленный эксперимент (тест Тьюринга) ‑ операциональный способ решения вопроса "мыслит ли машина?".

В 1951 году Алан Тьюринг стал членом Королевского научного общества.

В конце жизни он занялся вопросами биологии, а именно, разработкой химической теории морфогенеза. Эта работа осталась незаконченной. Предварительный доклад 1952 года и отчет, который появился уже после его смерти, описывают только первые наброски этой теории.

В 1952 году Тьюринг попал под суд по обвинению в нетрадиционной сексуальной ориентации. Вскоре скандал стал достоянием публики, ученый подвергся осуждению и потерял право работать в области криптографии.

8 июня 1954 года Тьюринг был найден мертвым в своем доме в Уилмслоу близ Манчестера. Смерть наступила 7 июня от отравления цианидом и была признана самоубийством.

В честь Алана Тьюринга Ассоциация по вычислительной технике (Association for Computing Machnery, АСМ) учредила премию его имени. Первым лауреатом премии Тьюринга в 1966 году стал Алан Перлис, один из создателей языка программирования Алгол, первый президент АСМ.

Материал подготовлен на основе информации открытых источников