Алан Тьюринг
Алан Мэтисон Тьюринг (ағылш. Alan Mathison Turing; 23.06.1912 - 07.06.1954) — информатиканың дамуына үлкен үлес қосқан ағылшын математигі, логигі, криптографы. 1937 жылы абстрактілі есептеу және логикалық процестерді, принципінде алдын ала жоғары дәлдікпен жүзеге асыру мүмкіндігі туды. Алгоритм ұғымын анықтаудағы алғашқылардың бірі. "Тюринг машинасы" болды, ол кейіннен өмірге келген әмбебап-цифрлы есептеу машиналарының көптеген қасиеттерін бойына жинақтады. Тюринг үйрету машинасын жасаудың аса маңыздылығын ерекше атап көрсетті, бұл машина келе-келе тәжірибе жинақтап, сыртқы ортамен істестік барысында өз "мінез-құлқын" жетілдіре түспек.
| Алан Тьюринг | |
| Alan Mathison Turing | |
 16 жасындағы паспортқа түскен сурет | |
| Туған күні | |
|---|---|
| Туған жері | |
| Қайтыс болған күні | |
| Қайтыс болған жері | |
| Ғылыми аясы | |
| Жұмыс орны |
Кембридж университеті |
| Альма-матер | |
| Атақты шәкірттері | |
| Несімен белгілі | |
Ұлы Отан соғысы кезінде Алан Тьюринг Блетчли-паркта орналасқан Үкіметтік Байланыс Орталығында қызмет атқарды. Тьюринг Жапония, Германия және Италия секілді нацисттік елдер мен олардың жақтаушыларың құпия жазбаларын, шартты белгілерінің мағынасын ашумен айналысқан. Ол Германияның әскери-теңіз флотының хабарламаларының криптоанализіне жауапты Hut 8 тобын басқарды. Тьюринг криптоанализдің бірқатар тәсілдерін ойлап тапты. Соның ішінде, неміс шифраторы Enigma-ның құпия жазбаларын шешуді мақсат ететін Bombe базасы ойлап табылды.
Соғыстан кейін Тьюринг Ұлттық физикалық зертханада мансабын жалғастырды. Оның жобасы бойынша ең алғашқы жадында АСЕ бағдарламасы сақталған компьютер жұмысы жүзеге асырылды. 1948 жылы ғалым Макс Ньюманның есептеуіш зертханасына қосылды. Осы жұмыс орнында Алан Манчестерлік Компьютерлерінің жарыққа шығуына өз үлесін қосты. Кейінірек, Тьюрингтің математикалық биологияға қызығушылығы оянды. Ол морфогенездің химиялық негіздемесін насихаттайтын жұмыстарын жариялады. Сонымен қатар, Тьюринг Белоусов-Жаботинский секілді ауытқып отыратын реакцияларды болжай білді. Белоусов-Жаботинский реакциясы ғылыми бірлестіктерге 1968 жылы ғана таныстырылған болатын. 1950 жылы Алан компьютердің жасанды зердесін сынауды көздейтін Тьюринг тестін ұсынды.
1952 жылы Алан Тьюринг Лабушер енгізген түзетпеге сәйкес “өрескел келіссіздік” қылмысын жасағаны үшін айыпталды. Лабушер жөндемесі бойынша, гомосексуальды еркектер қуғынға ұшырауға тиісті болды. Тьюрингке ынтықтық пен сексуальды әуестенуді басатын гормоналды терапия немесе бас бостандығынан айырылуды жаза ретінде таңдау құқығы берілді. Ғалым өз таңдауын терапияда тоқтатты. Алан Тьюринг 1954 жылы цианидпен уланып, көз жұмады. Тергеу жұмыстары аяқталғаннан кейін Тьюринг өзіне қол жұмсады деген қорытындыға келді. Алайда, оның анасы “бұл кездейсоқ орын алған жазатайым оқиға” деген пікірді ұстанды. Алан Тьюринг «Ұлыбританиядағы гомофобияның ең атақты құрбаны» лауазымға ие болды.
Тьюрингтің құрметіне информатика саласындағы ең беделді марапат – Тьюринг премиясы атауы қойылды.
Балалық шағы өңдеу
Аланның ата-анасы Чхатрапур қаласында қоныстады. Әкесі — Юлиус Мэтисон Тьюринг, шотландық ақсүйек тегінің өкілі, Империялық үкіметтік қызметінде жұмыс атқарды. Анасы — Сара Этель (қыз тегі - Стони), ирландық протестанттық ақсүйектер отбасынан шыққан. Сара бала күтіп жүргенде, жұбайлар нәрестелері Лондонда туулып тәрбиеленсін деген ниетпен Англияға қоныс аударды. Алан Тьюринг 1912 жылы маусымның 23-ші жұлдызында дүниеге келді. Отбасында Аланнан басқа Джон есімді ағасы болды. Әкесінің үкіметтік қызметі жалғаса берді, сол себепті жұбайларға жиі Гастинг пен Индия арасында саяхаттауға тура келді. Ұлдары қызметтен босатылған армиялық жұптың тәрбиесінде қалатын. Дарындылықтың белгілері Аланның бойынан ерте байқала бастады.
Алты жасында Алан Тьюринг киелі Михаил атындағы мектептің алғаш табалдырығын аттады.
Мектеп директоры Аланның зеректілігін бірден атап өтті. 1926 жылы 13 жасар Алан білім беруімен атақты иемденген Шерборн жеке мектебіне ауысты. Оның мектептегі алғашқы күні 1926 жылғы көтеріліске сәйкес келіп қалды. Нәтижесінде, Тьюринг Саутгемптон мен Шерборн арасындағы 100 км-ге жуық қашықтықты велосипедпен өтіп, жол-жөнекей қонақ үйде түнеді.
Университет жылдары өңдеу
Гуманитарлық пәндерді ұнатпағандықтан, Тьюринг емтиханда ұпай жинай алмады, сондықтан мектептен кейін Кембридж Корольдік колледжіне оқуға түсті, бірақ ол Тринити колледжіне баруды көздеді. Тьюринг 1931-1934 жылдар аралығында атақты математик Годфри Гарольд Хардидің жетекшілігімен Кинг колледжінде оқыды.
1928 жылы неміс математигі Давид Гильберт дүние жүзінің назарын Энцхайдунг мәселесіне аударды. 1936 жылы 12 қарашада жарияланған Тьюринг өзінің «Есептелетін сандар туралы», «Entscheidungsproblemіне қосымшамен» атты еңбегінде Годельдің толық еместік теоремасын қайта тұжырымдап, Годельдің әмбебап формальды арифметикалық тілін кейін Тьюринг машиналары сияқты белгілі болған қарапайым гипотетикалық құрылғылармен алмастырды.Ол мұндай машинаның алгоритм түрінде көрсетуге болатын кез келген математикалық есептеулерді орындауға қабілетті болатынын дәлелдеді. Тьюринг ең алдымен Тьюринг машинасы үшін тоқтау мәселесі шешілмейтінін дәлелдеу арқылы Entscheidungs мәселесінің шешімі жоқ екенін көрсетті: жалпы алғанда, берілген Тьюринг машинасының тоқтайтынын алгоритмдік түрде анықтау мүмкін емес.
Тьюрингтің дәлелі Ламбда есебін пайдаланған Алонзо Черчтің эквивалентті дәлелдеуінен кейін көп ұзамай жария болғанымен, Тьюрингтің өзі онымен таныс емес еді. Алан Тьюрингтің тәсілі неғұрлым қолжетімді және интуитивті болып саналады. Кез келген басқа машинаның функцияларын орындауға қабілетті немесе басқаша айтқанда, негізінен есептеуге болатын барлық нәрсені есептей алатын «Әмбебап машина» идеясы өте ерекше болды.Фон Нейман қазіргі заманғы компьютер тұжырымдамасы Алан Тьюрингтің осы еңбегіне негізделгенін мойындады. Тьюринг машиналары әлі күнге дейін алгоритмдер теориясының негізгі зерттеу нысаны болып табылады.
1936 жылдың қыркүйегінен 1938 жылдың шілдесіне дейін Тьюринг Принстондағы шіркеуде жұмыс істеді, Тьюринг сол жерде аспирант ретінде оқуға түсті және шіркеуде докторлық дәрежесін алу үшін қалды. Математиканы оқумен қатар криптографияны зерттеді, сонымен қатар электромеханикалық екілік көбейткішті құрастырды. 1938 жылы маусымда «Реттеуге негізделген логикалық жүйелер» атты докторлық диссертациясын қорғады.Туринг ақпараты идеясын енгізді, бұл Тьюринг машинасын оракулмен біріктіру. Бұл тек Тьюринг машинасымен шешілмейтін мәселелерді зерттеуге мүмкіндік береді.
Кембриджде Тьюринг Людвиг Витгенштейннің математика негіздеріндегі дағдарыс туралы лекцияларына қатысты. Тьюринг формализмді жақтаса, Витгенштейн математика абсолютті ақиқатты іздемейді, оны ойлап тапты деп есептегендіктен, ғалымдар көп айтысты.
Морфогенез өңдеу
1952 жылы Тьюринг материяның өзін-өзі ұйымдастыру процесін математикалық түрде сипаттайтын морфогенездің химиялық негізі атты еңбегін жариялады. Бұл саладағы оның басты қызығушылығы Фибоначчи жапырақтары болды - өсімдік құрылымдарында Фибоначчи санының болуы. Кейінгі еңбектері 1992 жылы оның шығармаларының жинағы шыққанға дейін басылмады. Тьюрингтің осы салаға қосқан үлесі іргелі болып саналады
Ерте компьютерлер және Тьюринг сынағы өңдеу
1945 жылдан 1947 жылға дейін Тьюринг Ричмондта тұрып, Ұлттық физика зертханасында ACE (автоматты есептеу қозғалтқышы) жүйесінде жұмыс істеді. 1946 жылы 19 ақпанда ол жадында сақталған бағдарламасы бар компьютердің алғашқы толық сипаттамасы деп атауға болатын нәрсені ұсынды. Фон Нейманның аяқталмаған жұмысы «EDVAC туралы бірінші есеп жобасы» (1945) оның алдында болды, бірақ әлдеқайда егжей-тегжейлі болды және Ұлттық физика зертханасының математика бөлімінің меңгерушісі Джон Вурмслидің айтуынша:
|
ол [Фон Нейманның жұмысы] доктор Тюрингке тиесілі бірқатар идеяларды қамтиды | 
|
ACE құрылысы мүмкін болғанымен, Блатчли саябағының айналасындағы құпия жұмыстың басталуының кешігуіне әкелді, бұл Тьюрингтің көңілін қалдырды. 1947 жылдың аяғында ол Кембриджге бір жылдық демалысқа қайтып оралды, ол осы уақыт ішінде көзі тірісінде жарияланбаған «Интеллектуалды техникамен» өнімді жұмыс жасады. Алан Тьюринг Кембриджде болған кезде, Pilot ACE ол болмаған кезде салынған. Ол өзінің алғашқы бағдарламасын 1950 жылы 10 мамырда орындады. ACE толық нұсқасы ешқашан жасалмағанымен, кейбір компьютерлерде DEUCE және Bendix G-15 сияқты ортақ нәрсе болды.
Ұлттық физика зертханасында жұмыс істеген кезінде Алан Тьюринг жүгірумен белсенді түрде айналысып, Уолтон атлетика клубы үшін жарысқа қатысқан. Тьюринг оған 1945 жылдың аяғында қосылып, әлемдік деңгейдегі нәтиже көрсетті. Оның ең жақсы марафон уақыты 2 сағат 46 минут 3 секунд болды, бұл 1948 жылғы Олимпиада жеңімпазынан небәрі 11 минутқа артық, ал сол жылдың басында Алан кросс жарысында Олимпиаданың күміс жүлдегері Том Ричардстың алдына шықты.
1948 жылы Алан Тьюринг Манчестер университетінің математика факультетінен оқырман атағын алды. Онда 1949 жылы ол Манчестер Марк I программалауы шоғырланған компьютерлік зертхананың директоры болды.Сонымен қатар Тьюринг анағұрлым абстрактілі математикалық есептермен жұмыс істеуді жалғастырды және өзінің «Есептеу машиналары және Intelligence» журналы «Mind», 1950 ж.), ол жасанды интеллект мәселесіне бет бұрып, кейін Тьюринг сынағы деп аталатын экспериментті ұсынды. Оның идеясы компьютерді «ойлаушы» деп санауға болады, егер онымен әрекеттесетін адам коммуникация процесінде компьютерді басқа адамнан ажырата алмаса. Бұл жұмысында Тьюринг ересек адамның ақыл-ойын имитациялайтын бағдарлама жасауға тырысудың орнына, баланың ақыл-ойынан бастау, содан кейін оны үйрету әлдеқайда оңай болатынын ұсынды. Кері Тьюринг тестіне негізделген CAPTCHA Интернетте кең таралған.
1948 жылы Алан өзінің бұрынғы әріптесі Дэвид Шамперновнмен бірге әлі жоқ компьютерге шахмат бағдарламасын жаза бастады. 1952 жылы Тьюринг оны орындау үшін қолайлы құрылғысыз ойын ойнады, онда ол машинаның әрекеттерін модельдеді, әр жарты сағат сайын бір қимыл жасайды. Ойын жазылды және нәтижесінде бағдарлама Тьюрингтің әріптесі Алек Глиниден жеңілді, бірақ ойында Чамперновнаның әйелінен басым түсті.
1948 жылы Тьюринг бүгінде теңдеулерді шешу үшін қолданылатын LU кеңейту әдісін ойлап тапты.
Алғашқы компьютерлік музыка өңдеу
1951 жылы Ұлыбританияда Манчестердегі есептеу зертханасындағы Би-би-си мобильді студиясының мамандары компьютерде жасалған алғашқы музыкалық жазбаны жасады. Тьюринг жасаған және зертхананың бүкіл бірінші қабатын алып жатқан құрылғы үш әуенді шығара алады - «Құдай патшайымды сақтасын». (Корольді Құдай сақтасын), Баа, Баа Қара қой және Глен Миллердің «Көңіл-күйде» классикалық әткеншегі. 12 дюймдік (30,5 см) ацетатты дискіге жазылған музыка. Сонымен, Тьюрингтің 1940 жылдардың аяғында компьютерді музыкалық аспапқа айналдырудағы іргелі жұмысы назардан тыс қалды. Тьюрингті музыкалық инноватор ретінде көрсететін дыбыстық артефакт 2016 жылы қалпына келтірілді
Дауыс кодтары (Delilah) өңдеу
Алан Тьюринг Bell Labs зертханасында бастаған телефон желілеріндегі сөйлеуді шифрлайтын электрондық құрылғыны жасау жұмысын жалғастырды. Ол Ганслоп паркіндегі радио барлау қызметімен ынтымақтаса бастады. Инженер Дональд Бэйли Тьюрингпен бірге портативті сөйлеу кодтарының дизайнын әзірледі - Delilah. Құрылғы алыс қашықтықтағы радиожүйелермен жұмыс істеуге бейімделмеген және соғыс жылдарында пайдалану үшін тым кеш аяқталды. Тьюрингтің сәтті көрсетілуіне қарамастан (Черчиллдің сөзі шифрланған және транскрипцияланған), Делила жаппай өндіріске кірмеді. Тьюринг кодтары 30-дан аз вакуумдық түтіктерді пайдаланды және 15 жылдан кейін басқа шешімдерден асып түсті.
Тьюринг-Уэльсман машинасы өңдеу
Блатчли паркіне келгеннен кейін бірнеше апта ішінде Тьюринг поляк криптологиялық бомбасынан гөрі Enigma-ны тиімдірек бұзуға көмектесетін электромеханикалық машинаның сипаттамаларын жазды. Математик Гордон Уэлчман ұсынған жақсартулары бар Тьюринг машинасы Enigma хабарламаларын шешудің маңызды құралы болды. Көлік Бомбе деп аталды.
Құрылғы белгілі ашық мәтін негізінде хабарларды (ротор реті, ротор орны, патч-панель қосылымдары) шифрлау үшін пайдаланылатын ықтимал параметрлерді іздеді. Әрбір ықтимал ротор параметрі үшін (оның суасты қайықтарының модификациясында 1019 күйі немесе 1022 күйі бар) машина ашық мәтінге (оның мазмұны мен құрылымы) негізделген бірқатар логикалық болжамдар жасады.Содан кейін машина қарама-қайшылықты анықтап, параметрлер жинағын тастап, келесіге көшті. Осылайша, ықтимал жиынтықтардың көпшілігі алынып тасталды және мұқият талдау үшін бірнеше нұсқа ғана қалды. Алғашқы көлік 1940 жылы 18 наурызда пайдалануға берілді. Кілттерді санау механикалық барабандардың айналуының арқасында сағаттың тықылдаған дыбысына ұқсас дыбыспен сүйемелдеуімен орындалды.
1941 жылдың күзінде Алан Тьюринг пен оның әріптестері Гордон Уэлчман, Стюарт Милнер-Берри және Конел Хью О'Донель Александрдың көңілі қалды. Поляк шифрлар бюросының әзірлемелеріне сүйене отырып, олар Enigma шифрын тиімді бұзуға қабілетті жүйенің жұмысын орната алды, бірақ оларда адамдар мен машиналар аз болды, сондықтан барлық хабарламалардың шифрын ашуға уақыт жеткіліксіз болды. Дегенмен, декодерлердің жетістігінің арқасында 1941 жылдың жазында неміс сүңгуір қайықтарының әрекетінен жүк жоғалту айына 100 000 тоннаға дейін қысқарды, бірақ бұл әлі де жеткіліксіз болды. Топқа немістердің үздіксіз жетілуіне төтеп беру үшін ресурстар қажет болды. Ресми жолдармен жаңа көліктер жасау үшін халықты көбейтіп, қаржы тарту әрекеттері еш нәтиже бермеді. Ақырында 28 қазанда олар барлық тәртіпті бұза отырып, Черчилльге хат жолдады. Тьюринг және оның әріптестері олардың сұраулары ықтимал артықшылықтармен салыстырғанда шамалы екенін ерекше атап өтті.
Бұл әсер көп күттірмеді, Черчилль генерал Исмайға найзағай жіберді:
ТЕЗ ОРЫНДАУ ҮШІН. Оларда қажет нәрсе бар екеніне көз жеткізіңіз және маған үлгерім туралы хабарлаңыз.
18 қарашада барлау басшысы барлық мүмкін шаралардың қабылданғанын хабарлады. Соғыстың соңына қарай екі жүзден астам техника іске қосылды
Тьюринг машинасы өңдеу
Тьюринг машинасы (МТ) абстрактілі орындаушы (дерексіз есептеуіш машина). Алгоритм ұғымын формализациялау үшін 1936 жылы Алан Тьюринг ұсынған.
Тьюринг машинасы ақырлы күй машинасының кеңейтімі болып табылады және Тьюринг тезисі бойынша, қадамдық есептеу процесін қандай да бір түрде жүзеге асыратын барлық орындаушыларға еліктеуге қабілетті (өтпелі ережелерді көрсету арқылы), онда әрбір қадам есептеу өте қарапайым.
Яғни, кез келген интуитивті алгоритмді Тьюринг машинасының көмегімен жүзеге асыруға болады.
Әмбебап Тьюринг машинасы өңдеу
Кез келген Тьюринг машинасын алмастыра алатын Тьюринг машинасы деп аталады. Бағдарламаны және кіріс деректерді кіріс ретінде қабылдағаннан кейін, ол бағдарламасы кіріс ретінде берілген Тьюринг машинасының кіріс деректерімен есептелетін жауапты есептейді.