Тьюринг. Гений, опередивший время
Статья поддерживается командой Timeweb Cloud
«Существует удивительно близкая параллель между задачами физика и криптографа. Система, по которой зашифровано сообщение, соответствует законам Вселенной, перехваченные сообщения – имеющимся наблюдениям, ключи дня или сообщения – фундаментальным константам, которые надо определить. Сходство велико, но с предметом криптографии очень легко оперировать при помощи дискретных механизмов, физика же не так проста».
Вынесенная в эпиграфе цитата Тьюринга используется в романе Нила Стивенсона «Криптономикон», содержание которого связано с криптографией; а как известно, именно Алан разгадал немецкий шифр в «Энигме». Но не будем об этом; тема давно изъезжена вдоль и поперёк, сняты фильмы, написаны книги и выпущено бесчисленное количество статей. Лучше к дню рождения великого британского математика попробуем узнать, каким человеком он был. В этой заметке речь пойдёт о том, что гениальному человеку подвластно не только то направление, где он становится известным в истории.
Биография Тьюринга стандартна для начала ХХ века: родители познакомились в Индии, он был младшим ребёнком, воспитанным нянями, и другом семьи. Видимо, с родителями виделся вообще нечасто. Может, отсюда и такие его черты характера, как замкнутость, и некоторая отстранённость? С детства, как научился читать, изучал математику, химию, биологию, и вечно ставил всяческие опыты, вследствие чего был не всегда опрятен — и в частной школе-пансионе Шерборна, куда он поступил в 14 лет, это создавало ему некоторые проблемы. Но именно тогда у Алана наметились первые успехи в спорте, математике, и шахматах. Его учитель математики считал его гением, но он же писал: «Плохо, что он проводит много времени, по всей видимости, самостоятельно изучая высшую математику, и пренебрегая работой в классе. В любой дисциплине всего важнее усвоить основы. Его работа никуда не годится». То есть Алан был очень одинок, и не умел работать в команде.
Школьные годы
В 1927 году Тьюринг в старших классах познакомился с Кристофером Моркомом. Они вскоре подружились на почве увлечения математикой и астрономией, кроме того, Морком познакомил Тьюринга с музыкой. Благодаря этой дружбе, насколько можно судить, Алан смог закончить школу, хоть и одним из последних. Несмотря на все задатки, которые в нём видели некоторые учителя, его неразборчивый почерк ставил крест даже на тех предметах, которые ему нравились. Вместе с Кристофером они ездили поступать в Кембриджский университет, где Морком смог поступить в Тринити-колледж, а Алан нет. И всё это стало неважным через некоторое время, потому что Кристофер Морком умер от туберкулёза... Для Тьюринга это стало большим ударом. И в то же время позволило собраться и сдать экзамены в Королевский колледж Кембриджа.
Студент
Там обстановка была намного свободней и либеральней, чем в частной школе, и Алан худо-бедно встроился в общество студентов. Там он увлёкся ездой на велосипеде, и бегом на длинные дистанции (и, как оказалось, он мог бы сделать карьеру спортсмена — позже он бегал марафоны на уровне призёров Олимпиад!). Хотя современники и отмечали его странности: «В студенческие годы он никогда не ставил часы по сигналам точного времени, а вычислял время в уме, отмечая положение от определённой звезды. А вместо того, чтобы починить велосипед, у которого через регулярные промежутки времени спадала цепь, подсчитывал число оборотов педалей, чтобы вовремя её поправить».
И именно в студенческие годы Тьюринг создаёт один из главных трудов своей жизни — в статье «On Computable Numbers, with an Application to the Entscheidungsproblem» описывает концепцию вычислительной машины, которую позже назовут «Машиной Тьюринга». Не будем вдаваться в подробности работы, этому посвящены гораздо более подробные статьи, чем эта, отметим лишь, что на этом фундаменте зиждется практически весь современный компьютерный мир. Именно там Алан формализировал понятие «алгоритм».
После окончания Кембриджа Тьюринг уехал в США, где учился в Принстоне под
руководством Алонзо Чёрча, знаменитого математика, в соавторстве с которым написал несколько статей. Интересно, что Чёрч независимо от Алана исследовал природу алгоритмов посредством «неразрешимых задач», сформулированных как “теория лямбда-исчислений”. Чуть позже Чёрч и Тьюринг показали, что “лямбда-исчисления” и «Машина Тьюринга» имеют одинаковые свойства, и эта работа была оформлена, как тезис Чёрча-Тьюринга.
Наставник Алана
Следующие несколько лет мы пропустим, это время работы Тьюринга над расшифровкой кода «Энигмы». Ничего нового по этой теме в статье показано быть не может, существует огромное количество материала по этой теме, включая как документальные, так и художественные фильмы; отметим лишь, что в 1941 году Алан сделал предложение своей коллеге и другу Джоан Кларк, и даже представил её родителям, но по прошествии некоторого времени расторг помолвку, посчитав, что Джоан будет с ним несчастна. Возможно, это было ошибкой; как говорила сама Джоан, Алан признался ей в том, что гомосексуален, но она восприняла это хладнокровно и эта особенность её совершенно не смутила. Кто знает, как повлиял бы этот брак на Тьюринга... Но думается, хуже бы точно не было.
После войны Алан подолгу занимался тренировками по бегу, его даже как-то спросили, почему он так изводит себя? На что он ответил: «У меня такая изматывающая работа, что единственный способ позабыть о ней заключается в беге, требующем физического напряжения». Именно тогда он бегал марафон за 2 часа 46 минут и 3 секунды, что всего на 11 минут больше, чем у победителя Олимпийских игр 1948 года. Выдающаяся работоспособность, надо отметить.
Джоан Кларк, коллега
Его команда математиков и логиков, работающая во время войны над проблемой «Энигмы», получила грант на исследование электронных вычислительных машин. Тут-то гений Тьюринга и показал себя во всю мощь. Вот одна из цитат Тьюринга, показывающая то, что занимает мысли математика: «Может ли машина мыслить? Она должна обладать способностью вычислять. Но не только... Она должна учиться изменять своё поведение... Интересно, а может ли машина обмануть? Схитрить? Если человек лжёт, у него есть на это причины. А если лжёт что-то, что создано на основании программы? Машине не знакомы эмоции, это только разум. Искусственный интеллект». Он изобрёл свой тест для определения интеллекта у машины, ныне известный, как тест Тьюринга. Вкратце суть такова — три участника, экспериментатор и два подопытных, человек и машина. Экспериментатор не знает, где кто, и его задача состоит в том, чтобы в общении понять, где машина, а где человек. Если он ошибается, значит машина достигла того состояния, когда может мимикрировать под человека.
Марафон
Сейчас, в 2024 году, многочисленные чат-боты научились проходить тест Тьюринга (хотя и с некоторой вероятностью), буквально несколько лет назад. То есть то, что он заложил в конце 40-ых годов ХХ-го века, реализуется только буквально на наших глазах. Но можно ли назвать то, что мы имеем сейчас, настоящим искусственным интеллектом? Наверное, нет. С другой стороны, учёные сейчас точно не могут ответить, что такое «разум»; возможно, ещё через десяток лет человечество подойдёт к созданию настоящего ИИ, а может, и нет. Будущее покажет. Интересно, что сейчас наработки британского математика используются в интернете практически повсеместно — так называемая CAPTCHA представляет собой «обратный тест Тьюринга» — человек должен доказать машине, что он не ИИ. На данном этапе развития технологий (или по крайней мере из доступных обывателю) компьютер не может прочитать искажённые строки; следовательно, если они введены правильно, это сделал человек.
С создания компьютера в Манчестере в 1951 году Алан с головой уходит в работу. Кстати, ещё в 1948 году он создаёт программу для игры в шахматы, и пробует на манчестерском компьютере её запустить, но, к сожалению, код слишком сложен. Тьюринг не беспокоится об этом, так как уверен, что в скором времени буду созданы более мощные вычислительные устройства. В честь работавшего над этой программой совместно с математиком коллеги Дэвида Чемперноуна программу назвали «Turochamp» (Turing и Champernowne). Считается как первой игрой для компьютера, так и первой шахматной программой — впрочем, её так и не удалось формализовать на компьютере. Гораздо позже Turochamp воссоздадут, и Гарри Каспаров обыграет её за 16 ходов.
Первые ЭВМ были по своему изящны
В 1952 году Тьюринг опубликовывает свою статью, которая, может, и прошла не очень замеченной тогда, но имела очень большое влияние на науку в целом и биологию в частности: «The Chemical Basis of Morphogenesis» — «Химическая основа морфогенеза». Речь в ней идёт о том, как как узоры в природе, такие как полосы и спирали, могут возникать естественным образом из однородного состояния. Значение этой статьи трудно переоценить: некоторые закономерности и сейчас, спустя более чем 70 лет, выявляются в исследованиях — в 2012 году опубликована статья «Идеи Алана Тьюринга помогли понять механизм развития пальцев у позвоночных».
В 2023 году учёные впервые с помощью экспериментов с семенами чиа подтвердили, что математическая модель Алана Тьюринга объясняет закономерности, наблюдаемые в природе.
Или, например, статья, как его теория помогла создать опреснительный фильтр.
Или вот, смотрите, статья 2020 года про австралийские растительные узоры.
Алан Тьюринг
Да что там, смотрите, в скольких научных понятиях участвует фамилия математика — Машина Тьюринга, Тест Тьюринга, Паттерн Тьюринга, Структура Тьюринга, Полнота по Тьюрингу. Причём используются в самых разных областях знаний, не только чистой математике! А ведь он приложил руку и к созданию самой первой музыке на компьютере. Правда, он не хотел использовать компьютер именно для этого, его интересовала возможность издавать звуки при работе с программой, как-то сигнал об окончании процесса, ошибке и т.п. В это же время молодой школьный учитель Кристофер Стрэчи ознакомился с учебником программирования, «Turing’s Programmers’ Handbook for Manchester Electronic Computer Mark II», который был написан Аланом для широкого пользования, и оценил потенциал для создания музыки. Стрэчи так же был неплохим пианистом, поэтому заявился в лабораторию в Манчестере с самой длинной написанной компьютерной программой на тот момент. Тьюринг это оценил: он оставил Стрэчи лабораторию на всю ночь, дабы тот воплотил свою задумку. Наутро Кристофер закончил работу, и Mark II исполнил гимн Великобритании. Через несколько недель Тьюринг пригласил Стрэчи работать в лаборатории. В 1951 году состоялась запись трёх мелодий — гимн Великобритании «God Save The Queen», детскую песню «Baa Baa Black Sheep» и композицию Гленна Миллера «In The Mood». До наших дней сохранилась пластинка, на которую сделана запись, и её отреставрировали в 2016 году в новозеландском университете Кентербере. Послушать реставрацию можно по этой ссылке.
Конец истории гениального математика широко известен: он был обвинён в гомосексуализме, прошёл курс химической кастрации и, по всей видимости, покончил жизнь самоубийством, отравившись цианидом калия. Некоторые исследования подвергают эту версию сомнению, потому что надкушенное яблоко рядом с телом не исследовалось, а вскрытие показало, что отравление, возможно, было вызвано вдыханием паров синильной кислоты, выделявшихся аппаратом для гальванического золочения, в котором используется цианид калия.
Возможно, человечество ещё не до конца осознало, какой гений таился в голове Тьюринга. Его теория морфогенеза только в последнее время начала широко изучаться, и уже нашла подтверждение в самых разных областях науки, в основном химии и биологии (не удивлюсь, что физика и астрономия позже тоже найдут применение морфогенезу). Кто знает, проживи он ещё пару десятков лет, может, в нашем мире уже вовсю сновали роботы с искусственным интеллектом, настоящие помощники человека? И в каких ещё отраслях мог проявиться его незаурядный ум? Есть доля истины в выражении «Если человек гениален, то гениален во всём». Фактически современный мир создан с применением идей и алгоритмов, которые сформулированы Аланом Тьюрингом, одиноким британским математиком...
Источники:
