Alan Turing: střípky ze života a díla

Matematika | 10.06.2004

Na začátku tohoto týdne, 7. června, si svět připomněl 50. výročí tragického úmrtí Alana Turinga (1912-1954), britského matematika a průkopníka umělé inteligence, jenž svými pracemi neobyčejně přispěl k rozvoji výpočetní techniky.

Sdílet

Dětství Alana Mathisona Turinga nebylo snadné. Rodiče záhy se po jeho narození v londýnském Paddingtonu vrátili z Anglie do Indie (kde se předtím poznali), ale svého syna zanechali v péči chův a přátel. Že by Alan v dětství vykazoval známky geniality, na to si nikdo z pamětníků nevzpomíná. Byl průměrným žákem. Jediné, co poutalo jeho zájem, byly šachy. Později se mu jistá snaživost nedá upřít, o čemž svědčí příhoda z jeho 14 let, kdy se dostal na střední školu v Sherborne. Protože v den, kdy tam měl nastoupit, se konala generální stávka dopravců, rozhodl se, že do školy pojede ze Southamptonu na kole. Na tom by nebylo nic zvláštního, kdyby vzdálenost nečinila 100 km. O jeho výkonu se pak psalo i v místních novinách.

Škola v Sherborne mladého Turinga zklamala. Byl neohrabaný a často se stával terčem posměchu. Jediné, co ho zajímalo, byly přírodní vědy. Na škole se ovšem seznámil s Christopherem Morcomem, s nímž uzavřel přátelství, ba co víc, zamiloval se do něj. Společně diskutovali o vědeckých novinkách a prováděli vlastní pokusy. Když v roce 1930 Morcom zemřel, byla to pro Turinga rána, z níž se těžko vzpamatovával. Po ztrátě přítele se rozhodl plně věnovat vědě. Požádal Christopherovu matku o fotografii přítele, a poté, co ji obdržel, napsal v dopise matce: „Dívá se na mne z mého stolu a povzbuzuje mě k tvrdé práci.“

Rok nato byl přijat na proslulou King`s College v Cambridgi. Byly to zlatá léta, kdy zde působili Bernard Russell, Alfred North Whitehead a Ludwig Wittgenstein. Den co den se zde odehrávaly debaty o zásadních otázkách matematiky a logiky. Turing byli sice nenápadným, ale velice pilným studentem, jemuž nechyběl vhled do podstaty řady problémů. Dosvědčuje to jeho vlivný článek nazvaný O vyčíslitelnosti (On Computable Numbers, 1937, online viz http://www.abelard.org/turpap2/tp2-ie.asp). Právě v téhle rané stati popsal svůj hypotetický stroj, pro který se vžil název univerzální Turingův stroj (Turing machine). Jde o model abstraktního stroje, který by byl na základě logiky schopen odpovědět na jakoukoli otázku, kterou mu logik položí. Takový stroj by měl být schopný zvládnout Hilbertův problém, tedy rozhodnout o pravdivosti jakéhokoli matematického tvrzení. Proces rozhodování řízený je vlastně posloupnost výpočtů určitých algoritmů, zapisovaných v podobě seznamu elementárních operací na nekonečnou pásku (viz online Turing machine simulator: http://www.igs.net/~tril/tm).
Turingovi umožnil tento model formulovat paradoxní závěr, že některá čísla nelze vyjádřit ve formě konečných výrazů. Pomocí Turingova stroje totiž nelze rozhodnout, zda Turingův stroj na základě konečné tabulky instrukcí nebude produkovat nekonečné posloupnosti čísel. Není bez zajímavosti, že vycházel z prací svého krajana Charlese Babbageho, jenž se již v 19. století pokoušel zkonstruovat počítač. Turingův článek rovněž obsahuje teoretický základ ke konstrukci počítače a k programování.

I když v Cambridge, kde byly homosexuální vztahy do jisté míry tolerovány, prožil Turing zřejmě nejkrásnější léta svého života, po vypuknutí druhé světové války se všechno změnilo. Protože byl schopným matematikem (byl již členem King`s College), o němž se hovořilo v intelektuálních kruzích, byl mu svěřen velmi náročný úkol, aby se podílel na luštění tajných německých šifer. K jeho nesmrtelnému odkazu patří i nezpochybnitelný podíl na rozluštění Enigmy, jednoho z nejslavnějších šifrovacích strojů, pomocí něhož nepřátelská admiralita komunikovala s německými ponorkami. Později, již po jeho smrti, bylo napsáno, že Turingova práce na analýze tajných kódů během druhé světové války byla nejdůležitějším příspěvkem jednotlivce k vítězství Spojenců.

Po skončení druhé světové války se začala rozvíjet počítačová věda. Turing byl považován za jednu z největších autorit v tomto oboru, jehož teoretické poznatky se v USA začaly zhodnocovat i v praxi. Již v posledních letech války pracovali výzkumníci na konstrukci ENIACu (Elektronického číslicového integrátoru a počítače). V roce 1945 vypracoval John von Neumann analýzu logického schématu obdobného zařízení, které mělo být dokonalejší než ENIAC. Článek „První náčrt zprávy o EDVACu“ měl obrovský ohlas. Definoval strukturu výpočetních zařízení vůbec, neboť jde o první zevrubné rozpracování ideje programu uchovávaného v paměti. Von Neumann v něm zdůraznil myšlenku, že data i strojové instrukce by se měly ukládat pospolu. Turing, který se po válce stal členem Matematického oddělení v Národní fyzikální laboratoři řízené britskou vládou, se s von Neumannovým článkem o EDVACu seznámil. Na jeho základě vypracoval vlastní plán velkého počítače nazvaného Automatický počítací stroj (Automatic Computing Engine, ACE) poznámky k přednášce online (http://www.turingarchive.org/browse.php/B/1).

Turingovy ideje byly, zdá se, příliš optimistické. Ve zprávě nazvané Inteligentní mechanismy (Intelligent Machinery, 1947) totiž vyjádřil přesvědčení, že na lidský mozek je třeba se dívat jako na druh počítače. Z tohoto pohledu je koncipována i jeho teorie, v níž předpokládá, že stroje se budou učit na základě „zkušeností“. Turing neviděl žádný důvod, proč by stroje nemohly získat inteligenci. Touto představou ovšem Turing zároveň položil světu otázku, která dodnes znepokojuje (tzv. Turingův test): je možná konstrukce takového „automatu“, jejž by nebylo možné během rozhovoru odlišit od člověka?
Jakkoli byly jeho myšlenky smělé, nedařilo se je uvádět do praxe. Projekt ACE vázl a byl předstižen zařízeními, které se držely von Neumannových koncepcí. Ve Velké Británii sestrojil první číslicový počítač se svými spolupracovníky Maurice Wilkes. Na druhé straně toto zařízení využívalo Turingem navržené programové vybavení Ferranti Mark I (viz Alan Turing Manula for the Ferranti Mk 1
http://www.ai.mit.edu/people/rst/turing/turing/index.html).

Alan Turing, jeden z mužů, kteří rozpracovali teoretické základy číslicového počítače a umělé inteligence, nebyl jednoduchým člověkem. Spolupracovníci ho oslovovali „pane profesore“, ale byl pro ně podivínem, jemuž nerozuměli. Na přelomu 40. a 50. let minulého století se zaměřil na studium struktury mozku živých bytostí, což bylo poslední téma jeho zvláštní kariéry. Na základě svého studia morfogeneze formuloval jako první matematický popis vzniku nelineárních obrazců (tzv. Turingovy obrazce), což byl jeden z kroků, který později přivedl vědce ke studiu fenoménu samoorganizace a komplexity.

V osobním životě byl hluboce nešťastný. Když policie vyšetřovala vloupání do jeho bytu, musel přiznat, že je homosexuálem. Protože tato sexuální orientace nebyla v Anglii těch let tolerována, vzbudilo to úžas. Brzy musel čelit obvinění ze sexuálních přestupků, stejně jako řadě urážlivých anonymů („Turing říká, že stroje myslí. Turing spí s muži. Stroje tedy nemyslí.“) Byl propuštěn ze zaměstnání a poslán na léčení. Myšlenka, že by mohl začít spolupracovat s von Neumannem, se rozplynula, neboť nedostal vízum do Ameriky. Nakonec se v zoufalství rozhodl ukončit život vlastní rukou. „Tlak konformity se nedal vydržet. Sedmého června 1954, na nejchladnější a nejvlhčí pondělí svatodušní za posledních padesát let, jednačtyřicetiletý Alan Turing pozřel několik soust jablka, které předtím namočil do kyanidu.“ (P. Coveney, R. Higfield: Mezi chaosem a řádem, Mladá fronta, 2003). Když časopis Time zveřejnil seznam lidí, kteří nejvíce ovlivnily 20. století, Alan Turing mezi nimi nechyběl (http://www.time.com/time/time100/scientist/profile/turing.html).

Více informací:

Internet:

AlanTuring.net
http://www.alanturing.net

Alan Turing
http://www.turing.org.uk

Turing Digital Archive
http://www.turingarchive.org

Alan Turing (Stanford University)
http://plato.stanford.edu/entries/turing

Computer Machinery and Intelligence (přepis Turingových děl on-line)
http://www.abelard.org/turpap/turpap.htm

Turing Treatise on Enigma
http://frode.home.cern.ch/frode/crypto/Turing/index.html

Alan Turing and Morphogenesis
http://www.swintons.net/jonathan/turing.htm

Turing Day
http://www.teuscher.ch/alanturing/index1.php?content=turing_day_home

Literatura (výběr):
Barrow, J. D.: Pi in the Sky (1992, č. Pí na nebesích, Mladá fronta 2000)
Coveney P., Higfield R.: Frontiers of Complexity (1995, č. Mezi chaosem a řádem, Mladá fronta, 2003)
Davis, M.: The Universal Computer: The Road from Leibniz to Turing (W.W. Norton & Company, 2000)
Davis, M.: Engines of Logic: Mathematicians and the Origin of the Computer (W.W. Norton & Company, 2001)
Gottfried, T.: Alan Turing: The Architect of the Computer Age (Orchard Books, 1996)
Hinsley, F. H.: Codebreakers (Oxford University Press,1994)
Hodges, H.: Alan Turing: The Enigma (Walker & Co, 2000)
Newton, D. E.: Alan Turing (Xlibris Corporation, 2003)
Singh: The Code Book (1999, č. Kniha kódů a šifer, Dokořán a Argo, 2003)
Strathem P.: Turing and the Computer : The Big Idea (Anchor, 1999)
Teuscher, Ch.: Turing’s connectionism (Springer-Verlag, 2001)
Teuscher, Ch.: Alan Turing: Life and Legacy of a Great Thinker (Springer Verlag, 2004)