Алан Тюринг - бащата на компютъра и изкуственият интелект

📞 Онлайн уроци по математика за цялата страна◆ гл.ас. д-р Атанас Илчев◆ Индивидуални и групови уроци • Тел: 0883 375 433◆ Подготовка за НВО, ДЗИ, кандидатстудентски изпити◆ 📞 Онлайн уроци по математика за цялата страна◆ гл.ас. д-р Атанас Илчев◆ Индивидуални и групови уроци • Тел: 0883 375 433◆ Подготовка за НВО, ДЗИ, кандидатстудентски изпити◆

★ Интересно от математиката

Алън Тюринг —
бащата на компютъра и изкуствения интелект

Разбива кода на „Енигма" и спасява хиляди животи — а светът не знае за него. Формулира въпроса „Може ли машината да мисли?" — десетилетия преди да има компютри. Умира трагично на 41 години от отравяне с цианкалий. Алън Тюринг е може би най-недооцененият гений на XX век.

Д-р Атанас Илчев • Поредица: Интересно от математиката

1912

г. — роден в Лондон, 23 юни

1937

г. — статията за изчислимите числа и машината на Тюринг

1950

г. — статията „Може ли машината да мисли?"

41

години — умира трагично, недооценен от света

Детето, което се учи само да чете

Алън Тюринг е роден на 23 юни 1912 г. в Лондон. Расте като жизнерадостно и любознателно дете, което се стреми да проникне в тайнствения свят на науката със собствени сили. На шест години се научава самостоятелно да чете, пише и смята. На единайсет прави първите си химически опити — за извличане на йод от водорасли. На петнайсет изучава старателно Айнщайновата теория на относителността.

Алън Тюринг на 16 години

Способностите му са забелязани рано. Според един от преподавателите му в гимназията, предричал му бъдеще на голям математик: „такива като него се срещат веднъж на двеста години". И наистина, Тюринг става студент по математика в Кеймбридж. В първите години от научната си дейност се занимава с редица въпроси, включващи теорията на числата и квантовата механика.

Какво означава „изчислима функция"? По-късно Тюринг се насочва към въпроса какъв тип процеси могат да се изпълняват от машина. Интересът му към математическата логика и към машините довежда до написване на знаменитата статия „Върху изчислимите числа" (1937 г.), в която уточнява понятието изчислимост, като за целта въвежда абстрактни машини — математически модели на конкретни изчислителни процеси.

Машината на Тюринг — абстрактна, но революционна

Алън Тюринг, 30-те години на XX век — времето на великите открития

Машините на Тюринг, дефинирани в прочутата статия, трасират пътя към важни математически открития. Машината на Тюринг е абстрактно понятие — нямаме нужда от строгото й определение, за да я разберем интуитивно. Можем да си я представим като устройство с безкрайна лента, разделена на клетки. Устройството може да записва символ в клетка, да чете символ от клетка и да придвижва лентата с една клетка наляво или надясно.

Описанието на машината съдържа и програма за работата й, в резултат на която една поредица от символи върху лентата (вход) се преобразува след краен брой стъпки в друга (изход). По този начин всяка машина на Тюринг дефинира функция y = f(x), където аргументът x е входът, а стойността y — изходът.

ⓘ Универсалната машина на Тюринг

В статията е дадено описание на машина, която може да имитира работата на всяка конкретна машина — т.нар. универсална машина на Тюринг. Самият факт, че се утвърждава терминът „универсална машина", укрепва увереността на създателите на електронни машини, че може да се конструира универсално сметачно устройство, което „да имитира" поведението на всяка друга изчислителна машина. Това е теоретичната основа на всеки съвременен компютър.

Понятието „разрешимост" също се формализира чрез машината на Тюринг. Един клас от проблеми, на които може да се отговори с „да" или „не", се нарича разрешим, ако съществува алгоритъм (машина на Тюринг), който дава верен отговор за произволен проблем от този клас. Важна задача на съвременната математика е да се посочват неразрешими класове от проблеми, за да се предотврати търсенето на несъществуващи алгоритми.

Енигма — тайната, която спаси хиляди животи

По време на Втората световна война германското главно командване неколкократно имало повод да се усъмнява в лоялността на сътрудниците си, тъй като изтичала строго секретна информация. Нямало съмнение, че на англичаните стават достояние съобщения, кодирани с помощта на специална машина — „Енигма", която специалистите считали за напълно сигурна. Какво ли не е правено, за да се открие и отстрани опасният предател.

И никому не минавало през ум, че един млад английски математик — Алън Тюринг — е конструирал машина за дешифриране на съобщенията, кодирани от „Енигма". Независимо от ролята, която е изиграло това изобретение, и от високите военни отличия, получени от автора му, името на Алън Тюринг в математическия свят се свързва с други негови заслуги.

Засекреченото спасение. Работата на Тюринг в Блечли Парк по разбиването на „Енигма" е засекретена в продължение на десетилетия след войната. Историците оценяват, че дешифрирането на германските съобщения е съкратило войната с поне две години и е спасило милиони животи. Тюринг умира, преди тази информация да бъде разсекретена. Той никога не получава признанието, което заслужава за тази работа.

Реконструкция на „Бомбата" — електромеханичната машина на Тюринг за разбиване на Енигма, Блечли Парк

„Може ли машината да мисли?" — тестът на Тюринг

Алън Тюринг, 1951 г.

От 1940 г. интересите на Тюринг се насочват към построяване на реални компютри. Теоретичните му разработки и натрупаният опит по време на войната в областта на електронната техника го вдъхновяват за проект на компютър, твърде смел за тогавашното ниво на електрониката. Работи по създаването на много програми, а през 1948 г. поставя въпроса за „обучаването" на изчислителни машини.

По това време се оформят и възгледите му за изкуствен интелект, намерили отражение в прочутата статия „Може ли машината да мисли?" (1950 г.), предизвикала бурни дискусии. Тъй като смисълът на термините „машина" и „мисля" не е дефиниран, Тюринг формулира въпроса по друг начин — посредством имитационна игра, известна днес като тест на Тюринг.

Как работи тестът на Тюринг. Участват трима души: мъж (A), жена (B) и трето лице от произволен пол (C), което трябва да установи кой от другите двама участници е мъжът и кой — жената. Лицето C (нека го наречем условно „следователят") стои в отделна стая и знае само, че единият участник е означен с X, а другият — с Y. В края на играта следователят трябва да отговори: „X е A, а Y е B" или пък „X е B, а Y е A". Той може да задава въпроси на A и B от следния вид: „Ще ми съобщи ли X дължината на косата си?"

Целта на имитационната игра е да придаде точен смисъл на първоначалния въпрос, да го уточни така, че да е възможен категоричен отговор — „да" или „не" — и верността на този отговор да се поддава на проверка. Тюринг изтъква: „Новата постановка на проблема има предимството, че може да разграничи съществено физическите от интелектуалните способности на човека. Не искаме да обвиняваме машината за това, че е неспособна да блесне на конкурс по красота, нито да обвиняваме човека, че ще загуби състезанието със самолет."

„Ние сме уверени, че след около 50 години ще бъде възможно да се програмира работата на машини така, че те да играят на имитация толкова успешно, че шансът на средния човек да установи присъствието на машина пет минути след като е започнал да задава въпроси, да не е повече от 70%." — Алън Тюринг, „Може ли машината да мисли?" (1950)

Прогнозата на Тюринг се оказва почти точна. Днес, повече от 70 години след написването на статията, съвременните езикови модели преминават теста на Тюринг в много варианти на имитационната игра. Въпросът „Може ли машината да мисли?" вече не е риторичен.

Учен с всестранни интереси

Алън Тюринг — учен с всестранни интереси далеч извън математиката

Тюринг се занимава и с чисто теоретични проблеми. Получава резултати в областта на крайните групи и групите на Ли, а стремежът му към пресмятане на знаменитата Риманова дзета-функция го кара да проектира за целта специална машина. През 1950 г. се появява негово изследване за приложения на математиката в биологията — убедително доказателство за разностранния му талант.

Публикациите на Тюринг, колкото и блестящи да са, дават (според познатите му) съвсем бегла представа за изключителната му личност. Неговите интереси са всестранни. Като студент си купува цигулка на старо и сам се научава да свири. Свиренето му доставя огромно удоволствие, макар да не е много музикален. Обича много децата и игрите, особено шаха. С един свой приятел написва първата програма за игра на шах. Любимите му развлечения са колоезденето и бягането на дълги разстояния — бил е практически на ниво маратонец.

ⓘ Тюринг като научен философ

Ето как Тюринг изяснява схващанията си за характера на научното познание: „Широко разпространената представа, че учените с неотклонна последователност преминават от един напълно установен факт към друг, също така добре установен, без да се поддават на никакво непроверено предположение, е погрешна по същество. Няма да има никаква вреда от това, че ние ясно ще осъзнаем кое е доказан факт и кое — предположение. Догадките са много важни, защото те подсказват полезните направления за изследване."

Трагичният край

Някои хора са го намирали за ексцентричен, но с своята скромност, вглъбеност и донякъде непохватност в обноските си той всъщност бил твърде уязвим за външния свят. Умира трагично на 41 години. Лекарската диагноза е отравяне с цианкалий. Хората, които са го познавали отблизо, изключват възможността за самоубийство — толкова жизнерадостен и енергичен е бил.

Преследван от собствената си държава. Тюринг е бил преследван от британските власти заради хомосексуалността му — по онова време престъпление в Обединеното кралство. През 1952 г. е осъден и подложен на принудително химическо лечение с хормони. Едва през 2013 г. кралица Елизабет II му дава посмъртна кралска помилване. Великобритания — чиято независимост той помага да запази — го преследва в живота и признава вината си едва шейсет години след смъртта му.

Наследството

Ярката личност на Алън Тюринг оставя следа в много раздели на математиката. Той е един от пионерите в областта на изчислителната математика — както с теоретичните си разработки, така и с непосредственото си участие в създаването на компютри. Затова една от най-авторитетните награди за приноси в областта на информатиката носи днес неговото име — наградата „Тюринг", присъждана от ACM (Асоциацията за компютърни машини). Тя се смята за „Нобелова награда на информатиката".

Алън Тюринг — наследството на един гений, признато едва след смъртта му

1912

Роден на 23 юни в Лондон. На 6 г. се учи сам да чете и смята, на 11 г. прави химически опити.

1931

Постъпва в Кеймбридж — математика. Занимава се с теория на числата и квантова механика.

1937

Публикува „Върху изчислимите числа" — въвежда машините на Тюринг и универсалната машина на Тюринг.

1938

Защитава докторска дисертация в Принстън. Отказва предложение да работи с фон Нойман.

1939

Започва работа в Блечли Парк по дешифриране на „Енигма". Изгражда електромеханичната машина „Бомба".

1948

Поставя въпроса за „обучаването" на изчислителни машини — първи стъпки към идеята за машинното обучение.

1950

Публикува „Може ли машината да мисли?" — формулира теста на Тюринг, полага основите на изкуствения интелект.

1952

Осъден за хомосексуалност. Принудително химическо лечение с хормони.

1954

Умира на 7 юни от отравяне с цианкалий. Смъртта му остава неразкрита.

2013

Кралица Елизабет II дава посмъртна кралска помилване. Признанието закъснява с шейсет години.

Мемориална плоча на Алън Тюринг — признание, което закъснява с десетилетия

„Широко разпространената представа, че учените преминават от един напълно установен факт към друг без никакво непроверено предположение, е погрешна по същество. Догадките са много важни, защото те подсказват полезните направления за изследване." — Алън Тюринг

Алън Тюринг Машина на Тюринг Тест на Тюринг Енигма Изкуствен интелект Изчислителна математика История на информатиката Д-р Атанас Илчев

📖 Още интересни статии

Любопитно от математиката — всички статии

Истории за велики математици, изненадващи открития и идеи, променили света — всичко събрано на едно място.

Запишете урок

Индивидуални и групови онлайн уроци по математика за цялата страна

🎓 Подготовка за изпити

• ›НВО по математика след 7 клас
• ›НВО по математика след 10 клас
• ›Кандидатстудентски изпити по математика
• ›Софийски университет „Св. Климент Охридски“
• ›УАСГ – Университет по архитектура, строителство и геодезия
• ›Технически университет – София и др.
• ›Прием в университети в чужбина (ISEE, SAT, A-Level и др.)

📚 Текущо обучение и студенти

• ›Усвояване на текущия учебен материал (всички класове)
• ›Студенти по всички математически дисциплини:
  Математически анализ, Линейна алгебра, Аналитична геометрия, Диференциални уравнения, Теория на вероятностите, Статистика и др.

✆ 0883 375 433 ☎ Viber

Харесва ли ви съдържанието?

Ако тази статия ви е харесала, можете да подкрепите създаването на нови безплатни материали.

📞 Онлайн уроци по математика за цялата страна◆ гл.ас. д-р Атанас Илчев◆ Индивидуални и групови уроци • Тел: 0883 375 433◆ Подготовка за НВО, ДЗИ, кандидатстудентски изпити◆ 📞 Онлайн уроци по математика за цялата страна◆ гл.ас. д-р Атанас Илчев◆ Индивидуални и групови уроци • Тел: 0883 375 433◆ Подготовка за НВО, ДЗИ, кандидатстудентски изпити◆