Странность или гениальность? Зачастую оба утверждения верны, если речь идет о незаурядном человеке. Таковым был Алан Тьюринг, английский математик и взломщик немецких радиограмм во время Второй мировой войны.
Он не любил скучных людей и шутки. Уходя с работы, приковывал цепью свою любимую кружку к батарее, чтоб не украли. Мог одеться, как бродяга, или прийти в гости посреди ночи без предупреждения. Никогда не лебезил перед элитой и был честен до глубины души.
Тьюринга называют отцом информатики, первым хакером и жертвой гомофобии. Статья повествует о гениальном математике и криптографе Алане Тьюринге.
Выдающийся математик родился в 1912 году. Юный Тьюринг был исследователем. Пока сверстники беззаботно играли, Тьюринг наблюдал, как растут цветы во дворе. Его интересовала природа самой жизни. В 10 лет он поставил первый опыт в домашних условиях, пытаясь извлечь йод из водорослей. Родители в воспитании сына не участвовали. Мальчик вырос в интернате.
В 14 лет Тьюринг увлекся точными науками. Его комментарии к теории относительности Эйнштейна поражали зрелостью мысли. Но самой большой страстью стали шахматы. Остальные предметы казались Тьюрингу бесполезными, за что классный руководитель назвал будущего гения «проблемой школы и всего общества».
Чудаком Тьюринга считали и в Кембридже. Он ездил на сломанном велосипеде в противогазе, таким образом спасаясь от аллергии на цветочную пыльцу. Не любил «нудных» разговоров, и мог запросто встать и уйти прямо во время беседы.
Машина Тьюринга
В 24 года Алан Тьюринг создал теорию логических вычисляющих машин, которая вписала его имя в историю. В литературе по математике сокращение ТМ (Turing machine, машина Тьюринга) часто даже не поясняют, настолько оно общепринято.
Идея Тьюринга заключалась в создании программы, хранимой в памяти некой универсальной машины, которая умеет решать любые задачи.
Конечно, машиной как таковой, модель Тьюринга не являлась. Это было условное устройство, по писанию и способу функционирования похожее на вычислительную машину. Его память, а точнее запоминающая лента, была бесконечной, чем не может похвастаться ни один современный компьютер. Можно сказать, что в 30-х годах прошлого века Тьюринг придумал сверхкомпьютер.
Абстрактная машина Тьюринга состояла из трех частей:
- Ячеистая лента бесконечной длины с движущейся по ней «головкой» (прототип памяти компьютера).
- Алфавит, имеющий ограниченное число символов.
- Таблица, где отражается состояние конкретного символа алфавита (прототип компьютерной программы).
По задумке Тьюринга, «головка» должна двигаться вдоль ленты по заданной программе. То есть выполнять команды пользователя. Поочередно считывать либо записывать символы в ячейках до тех пор, пока задание не будет выполнено. Таким образом, Тьюринг хотел показать, что любая задача может быть решена последовательным выполнением операций. То есть шаг за шагом.
Машина Тьюринга демонстрировала главную идею создания компьютерной программы: ее построение должно быть основано на алгоритме – поэтапном исполнении инструкций.
Любое современное устройство, будь то стиральная машина, телевизор или смартфон, работает благодаря концепции, разработанной Тьюрингом.
Расшифровка «загадки» нацистов
В 1938 году Тьюринг блестяще защитил докторскую диссертацию в Принстонском университете – Мекке научного мира. Наконец, его гениальность признали. Там он занимался не только математикой, но и криптографией.
В 1939 году, на третий день после начала Второй мировой войны, военное ведомство Британии поставило перед Тьюрингом задачу: взломать коды «Энигмы» – немецкой машины для шифровки радиограмм. Была создана секретная аналитическая группа под руководством выдающегося математика.
Поставленная задача казалась невыполнимой. «Энигма» (в переводе с немецкого «загадка») преобразовывала предложения в набор букв, лишенный, на первый взгляд, всякого смысла. Однако Тьюринг смог разгадать «загадку». Он переключил машину на обратный режим работы и взломал шифр. Позже на основе этого принципа был создан дешифровочный аппарат под названием «Криптографическая бомба». Такое название он получил из-за характерного звука часового механизма при работе.
Первая оцифровка голоса
Во время войны Тьюринг был направлен военным ведомством в США. Целью поездки было изучение американской системы кодирования голоса SIGSALY, которая использовалась для телефонной связи президентов Уинстона Черчилля и Франклина Рузвельта.
Тьюринг был восхищен работой криптографов США. Однако сложность и чрезмерная монументальность шифровальной системы казалась Тьюрингу неуместной. Вернувшись на родину, математик в очередной раз продемонстрировал прекрасные навыки упрощения. Он создал первый аппарат по оцифровке голоса под названием Delilah.
Уникальность системы была в том, что Тьюринг смог объединить в один блок режимы шифрования и дешифрования, переход между которыми осуществлялся при помощи переключателя. Он стремился использовать только самые необходимые детали для работы устройства. Поэтому Delilah получилась компактной и оригинальной по дизайну.
Для проверки работы Delilah Тьюринг использовал речь Уинстона Черчилля «Наше величайшее усилие грядет», переданную по радио Лондона 26 марта 1944 года.
Помимо кодирования и декодирования голоса Delilah умела шифровать факсимиле.
До конца войны Алан Тьюринг оставался главным консультантом проекта по дешифровке секретных сообщений противника. В 1945 году его наградили орденом кавалера Британской империи.
Пионер электронной музыки
Есть мнение, что первый компьютер, который смог воспроизвести музыку, находится в Австралийском Сиднее. Но это не более чем миф. Первые звуки электронной музыки родились в лаборатории Тьюринга.
Воспроизвести ноты удалось при помощи гигантского компьютера, который занимал целый этаж Лаборатории вычислительных машин. В процессе работы компьютер издавал периодические короткие звуковые импульсы. Тьюринг прислушался и заметил, что если повторять звуковые импульсы по определенной схеме, то человеческое ухо услышит музыкальные ноты.
Каждому процессу в работе компьютера математик присвоил определенную ноту: одну для операции «работа выполнена», другую для команды «переполнение цифр в памяти», третью для сообщения «ошибка». Можно догадаться, что первая «мелодия» была похожа на какофонию. Тьюринг называл этот процесс «слушаньем» компьютера.
Спрограммировать первую музыкальную композицию Тьюринг поручил талантливому пианисту и ученому Кристоферу Стрейчи. Сеанс программирования длился всю ночь. Утром гигантский компьютер хрипло спел Государственной гимн Великобритании. Тьюринг оценил работу Стрейчи фразой «Хорошее шоу».
Тест Тьюринга: беседы с компьютером
Появление в середине XX века первых вычислительных машин породило идею о создании искусственного интеллекта (ИИ). Ученые задались вопросом: каким критериям должен соответствовать ИИ? Алан Тьюринг взялся ответить на этот вопрос.
Он придумал тест. Идея теста проста: человек должен пообщаться с несколькими собеседниками за ширмой, среди которых есть робот. Если человеку не удается понять, что он общается с роботом, то можно утверждать: ИИ создан. Тьюринг предположил, что в начале XXI века машина сможет за 5 минут убедить 30% судей, что те ведут беседу с живым человеком, а не с роботом.
Тест был создан в 1950 году, но активных попыток его пройти не предпринималось.
Лишь в 90-х годах появились желающие пройти тест Тьюринга. Программисты из разных стран пытались создать бота, общение с которым неотличимо от человеческого. В 2014 году это удалось разработчикам из России. Программа «Евгений Густман» была признана первым виртуальным собеседником, прошедшим тест Тьюринга.
На основе теста Тьюринга создана современная CAPTCHA («капча») – программа-тест, цель которой – определить, кто взаимодействует с системой: человек или робот. Каждый пользователь Интернета хоть раз встречал «капчу» на просторах Сети.
Например, вас просили ввести символы с картинки, выполнить сложение простых чисел или из 9 фото выбрать те, где изображен пешеходный переход. Эти шарады и есть «капча». Человек справится с ними без труда, а вот робот «забуксует». Задача «капчи» – не допустить на сайт ботов, созданных для взлома, рассылки спама и прочих вредных действий.
Почему корова пятнистая?
А почему зебра полосатая? Откуда у бабочек узор на крыльях? Удивительно, но ответить на эти вопросы мы можем благодаря взломщику кодов, математику Алану Тьюрингу. В 1952 году при помощи математических формул он смог объяснить характерный окрас животных.
Тьюринг предположил, что в коже присутствуют два химических элемента. Один запускает процесс пигментации, а второй останавливает его. Математик использовал уравнения, чтобы описать различные способы взаимодействия этих химических элементов, приводящие к образованию пятен и полос на коже.
Тьюринг высказал идею о связи живого и неживого через химическую реакцию. Впоследствии эта идея была подтверждена. Спустя полвека ученые опытным путем смогли доказать существование структур Тьюринга и подтвердить предположения математика.
В живой природе структуры Тьюринга проявляются в виде полос на шкуре зебр и тигров, чешуе рыб, в форме пятен на коже коров, гепардов и жирафов. Некоторые ученые считают, что причудливую форму человеческого мозга и позвоночника тоже можно считать структурами Тьюринга.
Запретный плод
В феврале 1952 года квартиру Алана Тьюринга ограбили. Это событие оказалось роковым в биографии великого математика. Грабитель оставил записку, в которой пригрозил Тьюрингу опасными последствиями, если тот обратится в полицию. Так и произошло. Полиция вместо того, чтобы расследовать преступление, обвинила Тьюринга в оскорблении общественной нравственности. Поскольку грабителем оказался его любовник.
Тьюринг не отрицал своей гомосексуальности. Суд предоставил ему нечеловеческий выбор: тюремное заключение либо гормональную терапию эстрогенами. Тьюринг выбрал последнее.
Его отстранили от секретной работы и преподавательской деятельности. Служба безопасности Англии завела на него дело. Подавленный Тьюринг, чье здоровье и карьера были разрушены, бежал в Европу.
В 1954 году выдающийся математик отравился цианистым калием. До сих пор историки спорят, было ли это самоубийством. На тумбочке рядом с телом Тьюринга было обнаружено недоеденное яблоко. Его и считают причиной смерти математика, хотя исследование фрукта на наличие цианида не проводилось. Существует предположение, что Тьюринг убил себя по неосторожности, проводя опасные эксперименты с химикатами в домашних условиях.
«Его убило государство, которое он спас» – так отзывался о смерти Тьюринга его друг.
В 2013 году Алан Тьюринг был посмертно реабилитирован. Его именем назван закон в Великобритании, по которому предоставляется помилование мужчинам, осужденным в период 1885-1967 гг. по обвинению в гомосексуальности.
Алан Тьюринг не боялся давать ход своим идеям. Он задавался вопросом: если предположить, что эксперимент удастся, что я могу сделать уже сегодня для успеха? Друзья, следуйте примеру великого математика. Пусть ваши идеи обретают реальную форму. Не пасуйте перед трудностями и скепсисом окружающих. И будьте терпимы к тем, кто не похож на вас.
Успехов и побед!
