Криптография,
Программирование,
Алгоритмы,
Математика
В первой половине XX века, наряду с первыми физическими вычислительными машинами, рождались и революционные концепции. Одной из таких стала «машина Тьюринга» — абстрактная модель вычислений, предложенная в 1936 году Аланом Тьюрингом. Сегодня его по праву считают одним из отцов-основателей информатики, чьи идеи заложили фундамент для цифровой эпохи.
Его научные интересы были невероятно широки: от квантовой механики и теории относительности до психологии и нейробиологии. Однако главным инструментом познания для него всегда оставались математика и логика. Тьюринг стремился решать задачи, казавшиеся неразрешимыми, но его самой масштабной мечтой было создание «Универсальной машины» — устройства, способного вычислить всё, что в принципе поддаётся вычислению.
Детство и ранние годы: истоки гения
Алан Тьюринг родился 23 июня 1912 года в Лондоне, в семье британских колониальных чиновников, служивших в Индии. Его детство прошло в разлуке с родителями: он и его старший брат Джон воспитывались в Англии опекунами, получая строгое классическое образование, мало уделявшее внимания естественным наукам.
Признаки выдающихся способностей проявились у Алана очень рано. Он самостоятельно научился читать в шесть лет и с жадностью поглощал научно-популярную литературу. В 11 лет он уже ставил сложные химические опыты, например, пытаясь выделить йод из морских водорослей. Эти увлечения беспокоили его мать, опасавшуюся, что они помешают сыну поступить в престижную частную школу. Однако её опасения не оправдались: Алан успешно поступил в школу Шерборн.
В Шерборне его страсть к математике и естественным наукам не находила понимания у преподавателей, ориентированных на гуманитарное образование. В школьных отчетах можно было встретить резкие замечания о его «потрясающей глупости» в дискуссиях по гуманитарным предметам. Но в том, что его интересовало, Тьюринг демонстрировал феноменальные способности. В 16 лет он самостоятельно изучил работу Эйнштейна и сумел уловить скрытые в тексте сомнения в непогрешимости законов Ньютона.
Кембридж: становление учёного
Из-за провала на экзаменах по «ненужным» гуманитарным предметам Тьюринг поступил не в желанный Тринити-колледж, а в Королевский колледж Кембриджа (1931-1934). Здесь, наконец, он обрёл интеллектуальную свободу. Под руководством знаменитого математика Годфри Харди он с головой погрузился в изучение математики и квантовой физики, знакомясь с последними работами, включая книгу Джона фон Неймана.
Кембридж стал для него настоящим домом. Помимо науки, он увлекался шахматами, химическими экспериментами (изобретя игру «Необитаемый остров») и спортом, особенно марафонским бегом. Его дипломная работа по теории вероятностей получила особую премию, а сам он был избран в научное общество колледжа. Казалось, его ждёт карьера блестящего, хотя и эксцентричного, кембриджского математика.
В Кембридже Тьюринг также посещал лекции философа Людвига Витгенштейна, вступая с ним в жаркие споры о природе математики. Витгенштейн считал, что математика не открывает истину, а создаёт её. Тьюринг же придерживался формалистских взглядов. Эти дискуссии, как и изучение основ криптографии, стали важной частью его интеллектуальной подготовки.
Машина Тьюринга: рождение универсального компьютера
В 1936 году, отвечая на так называемую «проблему разрешения» Давида Гильберта, Тьюринг совершил свой главный теоретический прорыв. В работе «О вычислимых числах…» он переформулировал теорему Гёделя о неполноте, предложив абстрактную модель вычислительного устройства — машину Тьюринга.
Эта воображаемая машина состояла из бесконечной ленты, считывающей головки и набора правил. Тьюринг доказал, что такая машина способна выполнить любой алгоритм, то есть решить любую задачу, имеющую алгоритмическое решение. Более того, он показал существование «универсальной» машины Тьюринга, которая может имитировать работу любой другой машины, задав ей соответствующие инструкции (программу). Это и была концептуальная основа современного программируемого компьютера. Джон фон Нейман позже признал, что архитектура современных компьютеров основана на этой работе Тьюринга.
Машина Тьюринга дала формальное определение алгоритма. Задача считается алгоритмически разрешимой, если её решение можно запрограммировать на такой машине. Это понятие лежит в основе теории вычислений и позволяет, например, доказывать существование задач, которые не имеют алгоритмического решения (как знаменитая «проблема остановки»).
Война и взлом «Энигмы»
С началом Второй мировой войны талант Тьюринга был направлен на взлом немецких шифров в центре Блетчли-парк. Он сыграл ключевую роль в криптоанализе шифровальной машины «Энигма», использовавшейся нацистами.
Тьюринг усовершенствовал польские методы и разработал спецификацию для электромеханической дешифровальной машины «Бомба». Эта машина методом логического перебора искала возможные настройки «Энигмы», отсеивая заведомо неверные варианты. Первая «Бомба» была запущена в марте 1940 года. Позже Тьюринг разработал более эффективные статистические методы анализа («Банбурисмус») и методы взлома более сложной машины «Лоренц». Его вклад в победу союзников был огромен, и в 1945 году он был тайно награждён орденом Британской империи.
Послевоенные годы и тест Тьюринга
После войны Тьюринг участвовал в проектировании одних из первых британских компьютеров, таких как ACE и Manchester Mark I. В 1948 году он стал заместителем директора вычислительной лаборатории Манчестерского университета.
Именно здесь, в 1950 году, он опубликовал свою знаменитую статью «Вычислительные машины и разум», где предложил критерий для определения, может ли машина мыслить, — тест Тьюринга. Согласно ему, если человек, общаясь через текстовый интерфейс с машиной и другим человеком, не может достоверно отличить одно от другого, то можно считать, что машина обладает интеллектом. Этот мысленный эксперимент на десятилетия задал направление исследований в области искусственного интеллекта и обработки естественного языка.
Наследие и память
Вклад Алана Тьюринга в науку и технологию невозможно переоценить. Его наследие увековечено во множестве форм:
• Высшая награда в области компьютерных наук носит его имя — Премия Тьюринга.
• В его честь названы астероид, здания университетов по всему миру (в Суррее, Манчестере, Лилле и других городах).
• В Манчестере установлен памятник учёному.
Его трагическая судьба (преследование за гомосексуальность и вероятное самоубийство в 1954 году) долгое время замалчивалась, но сегодня Алан Тьюринг признан не только гениальным учёным, но и символом борьбы за права человека. Его идеи, опередившие время, продолжают жить в каждом современном компьютере и в самой основе цифрового мира.
Больше интересных статей здесь: Успех.
Источник статьи: На максималках: Алан Тьюринг как «универсальный вычислитель».
