Alan Turing: A zseni, aki megteremtette a jövőt
Alan Mathison Turing neve talán nem mindenkinek cseng ismerősen, de a modern világ, ahogyan ismerjük, elképzelhetetlen lenne nélküle. Ő volt a zseniális matematikus és logikus, aki nemcsak a modern számítógép elméleti alapjait fektette le, de az egyik legelső és legjelentősebb gondolkodója is volt annak, hogy a gépek egy napon gondolkodó lényekké válhatnak. Élete tele volt csodákkal és tragédiával, de öröksége máig meghatározó.
A számítható számokról, az Entscheidungsproblem (döntési probléma) egy alkalmazásával”Egy úttörő élete és a gondolat, ami megváltoztatta a világot
Alan Turing 1912. június 23-án született Londonban, egy olyan korban, amikor a telefon és a rádió is új technológiának számított. Már gyerekkorában megmutatkozott a zsenialitása: ahelyett, hogy a hagyományos oktatási tananyagra koncentrált volna, az igazi érdeklődése a matematika és a tudományok felé terelte. Ez a nonkonformista hozzáállás sokszor okozott problémát az iskolában, de éppen ez a kreatív kíváncsiság volt az, ami később lehetővé tette számára a korszakalkotó felfedezéseket. Egyik tanára, aki korán felismerte a tehetségét, azt írta róla, hogy „olyan eredeti elmével rendelkezik, amely soha nem fog a normális elvárásoknak megfelelni, de ha a tudomány útjára lép, az rendkívül nagyra tarthatja”.
A Turing-gép és a számítástechnika elméleti alapjai
Turing első komoly áttörése a cambridge-i King’s College-ban született meg. 1936-ban publikálta „A számítható számokról, az Entscheidungsproblem (döntési probléma) egy alkalmazásával” című cikkét, amelyben bemutatta az univerzális Turing-gép koncepcióját. Ez a fantasztikus elméleti modell egy végtelen szalagot és egy olvasó/író fejet használó matematikai gépezet, amely képes bármilyen algoritmust, azaz lépéssorozatot, szimulálni, függetlenül annak komplexitásától. A Turing-gép modellje bebizonyította, hogy egyetlen fizikai gép (a programozható számítógép) képes lesz végtelenül sokféle feladatot elvégezni, csupán a megfelelő programkód betáplálásával.
Ezzel a munkával Turing megoldotta a híres „döntési problémát”, amelyet David Hilbert, a híres német matematikus vetett fel: létezik-e olyan univerzális algoritmus, amely minden matematikai állításról el tudja dönteni, hogy igaz-e vagy hamis. Turing bebizonyította, hogy nincs ilyen univerzális algoritmus. Ez az eredmény sokkolta a matematikusokat, de egyúttal megnyitotta az utat a programozható gépek világához. A cikk megírása idején Turing még nem is sejtette, hogy ez az elméleti gondolatmenet milyen mértékben fogja meghatározni a technológiai fejlődés irányát a következő évtizedekben.
A Bletchley Park hőse: Az Enigma kód feltörése
A második világháború kitörése gyökeresen megváltoztatta Turing életét. A brit kormány felkérte, hogy csatlakozzon a Bletchley Parkban működő titkos kódfejtő csapathoz, amelynek célja a német hadsereg által használt Enigma titkosítógép kódjainak feltörése volt. Az Enigma egy rendkívül komplex gép volt, amely naponta megváltoztatta a kódjait, gyakorlatilag lehetetlenné téve a hagyományos kézi megfejtést. A németek abban a hitben éltek, hogy a kódjaik feltörhetetlenek.
Turing zsenialitása és matematikai tudása itt vált igazán felbecsülhetetlenné. Ő és a csapata egy elektromechanikus gépet, a „Bombát” tervezték meg, amely képes volt hatalmas számú potenciális Enigma-beállítást gyorsan ellenőrizni, és így megtalálni a napi kulcsokat. A „Bomba” nemcsak mechanikus kódfejtő volt, de egy korai, specializált számítógép is, amely előre programozott feladatokat végzett. A gép sikeresen törte fel az Enigma kódjait, ami hatalmas előnyt jelentett a szövetségesek számára, és a történészek becslése szerint legalább két évvel megrövidítette a háborút, és több millió életet mentett meg. Érdekesség, hogy a háború után a brit kormány a titoktartás miatt elrendelte a „Bombák” megsemmisítését, és a Bletchley Parkban végzett munka évtizedekig titkos maradt. Turing és társai hősies cselekedeteiért sosem kaptak nyilvános elismerést életükben.
A Turing teszt és a mesterséges intelligencia születése
A háború után Turing visszatért elméleti munkáihoz. Az Enigmával szerzett tapasztalatai megerősítették benne azt a gondolatot, hogy a gépek nem csupán számológépek lehetnek, hanem képesek lehetnek emberi gondolkodást szimulálni. Az 1950-ben publikált cikkében, a „Computing Machinery and Intelligence”-ben vetette fel a mára ikonikussá vált kérdést: „Gondolkodhatnak-e a gépek?”
Ahelyett, hogy megpróbálta volna definiálni az intelligenciát, amelyre a mai napig nincs egyértelmű válasz, egy praktikusabb megközelítést javasolt: az utánzásos játékot, amelyet ma Turing-tesztként ismerünk. A teszt lényege, hogy egy bíró, egy emberi résztvevő és egy gép írásban kommunikál egymással. Ha a bíró a beszélgetés végén nem tudja megkülönböztetni, hogy melyik fél az ember és melyik a gép, akkor a gép „átment a teszten”. Turing ezzel egy olyan mérőeszközt alkotott, amely ahelyett, hogy a gondolkodás belső folyamatait vizsgálná, az intelligens viselkedésre fókuszál. A cikkében Turing megjósolta, hogy 2000-re a tesztet 70%-ban sikerrel fogják venni a gépek egy ötperces beszélgetés során. Bár a valóságban ez nem így történt, az általa megálmodott cél máig a kutatás egyik hajtóereje. A Turing-teszt egy anekdota szerint egy kerti mulatság során, egy fűnyírónak öltözött embertől kapott inspirációból született meg, amely a társaságot szórakoztatta.
A tragikus vég és az örökség, ami tovább él
Sajnos, Turing élete tragikus véget ért. Zseniális munkásságát és a háborús hős státuszát elhomályosította a kora társadalmi előítélete. Homoszexuális volt egy olyan korban, amikor ez bűncselekménynek számított. 1952-ben letartóztatták, és választania kellett a börtönbüntetés és a kémiai kasztráció (hormonkezelés) között. A kínos és megalázó „kezelés” súlyosan rontott Turing fizikai és mentális állapotán, és a szégyen mélyen megtörte. A rendőrségi akták szerint a döntést a jobb híján hozta meg, hogy folytathassa tudományos munkáját. Két évvel később, 1954. június 7-én, 41 évesen hunyt el ciánmérgezésben. Halálát öngyilkosságnak nyilvánították. Egy anekdota szerint az alma, amelyet a méregbe mártott, a Disney Hófehérke-meséjének „mérgezett almájára” utalt, amivel Turing titkos üzenetet küldhetett a világnak.
Évtizedekkel a halála után, 2009-ben Gordon Brown, az akkori brit miniszterelnök, hivatalosan is bocsánatot kért a brit kormány nevében Turinggal szembeni „megdöbbentő bánásmódért”. 2013-ban pedig II. Erzsébet királynő posztumusz királyi kegyelmet adományozott neki, ami egyedülálló elismerés volt. Alan Turing öröksége azonban nem szorul rá posztumusz kitüntetésekre. A mai digitális világunk, az okostelefonoktól a számítógépes programokig, a munkásságán alapszik. Személyes tragédiája ellenére, az általa megálmodott gépi intelligencia mára valósággá vált, és a róla elnevezett Turing-díj a számítástudomány Nobel-díjaként tiszteli meg a terület legnagyobb elméit. Alan Turing élete és munkássága örök emlékeztetője annak, hogy a zsenialitásnak nem szabad a társadalmi előítéletek áldozatává válnia, és hogy a legmélyebb gondolatok is a legváratlanabb helyekről származhatnak.
Alan Turing Főbb Tudományos Publikációi
„On Computable Numbers, with an Application to the Entscheidungsproblem” (A számítható számokról, az Entscheidungsproblem alkalmazásával)
Kiadás éve: 1936-37
Leírás: Ez Turing leghíresebb és talán legfontosabb elméleti munkája, amelyet a Proceedings of the London Mathematical Society folyóiratban publikált. Ebben a cikkben vezeti be az univerzális Turing-gép koncepcióját, egy absztrakt matematikai modellt, amely képes bármilyen algoritmust szimulálni. Ezzel az univerzális géppel bizonyította be, hogy léteznek olyan problémák, amelyeket semmilyen algoritmussal nem lehet megoldani, válaszolva David Hilbert Entscheidungsproblem (döntési probléma) kérdésére. Ez a munka a modern számítástudomány elméleti alapjait fektette le.
„The Word Problem in Commutative Semigroups” (A szóprobléma kommutatív félcsoportokban)
Kiadás éve: 1950
Leírás: Ez a publikáció a matematikai logika egy másik fontos területéhez, az algebrai struktúrákhoz kapcsolódik. Bár kevésbé ismert, mint a Turing-gépről szóló cikke, bemutatja Turing mélyreható ismereteit a matematika különböző ágaiban, és rávilágít arra, hogy még a „egyszerűbbnek” tűnő algebrai rendszerekben is felmerülhetnek algoritmikusan megoldhatatlan problémák.
„Computing Machinery and Intelligence” (Számítógépek és intelligencia)
Kiadás éve: 1950
Leírás: Ez a Mind című filozófiai folyóiratban megjelent cikk mérföldkő a mesterséges intelligencia területén. Ebben a műben teszi fel a híres kérdést: „Gondolkodhatnak-e a gépek?” És ahelyett, hogy az intelligenciát definiálná, bemutatja az utánzásos játékot, amit ma Turing-tesztként ismerünk. Ez a teszt egy olyan gyakorlati kritériumot javasol a gépi intelligencia megítélésére, amely azon alapul, hogy egy ember képes-e különbséget tenni egy ember és egy gép válaszai között. A cikk a mesterséges intelligencia kutatásának egyik alapkövévé vált.
„The Chemical Basis of Morphogenesis” (A morfogenezis kémiai alapjai)
Kiadás éve: 1952
Leírás: Ez a meglepő publikáció a biológia és a matematikai biológia területére kalauzol minket. A Philosophical Transactions of the Royal Society of London című folyóiratban megjelent cikkben Turing a mintázatképzés matematikai alapjait vizsgálja a természetben, például a foltok kialakulását az állatok bőrén vagy a levelek elrendeződését a növényeken. Bevezeti a reakció-diffúziós rendszerek koncepcióját, ahol két vagy több vegyi anyag eltérő diffúziós sebessége és reakciója stabil mintázatokat hozhat létre. Ez a munka a matematikai biológia egyik alapvető hozzájárulása, és rávilágít Turing interdiszciplináris gondolkodására és széleskörű érdeklődési körére.
Bár Alan Turing publikációs listája nem olyan hosszú, mint más, hosszabb életű tudósoké, minden egyes műve hatalmas hatással volt a tudományágára, és a mai napig alapvető hivatkozási pontnak számít a számítástudományban, a mesterséges intelligenciában és a matematikai biológiában.