От «бомбы» до искусственного интеллекта
Выдвинутые Аланом Тьюрингом концепции легли в основу информатики в том виде, в каком знают ее современные люди, а некоторые его гипотезы стало возможным доказать только сейчас. Однако в 1912 году, когда ученый родился, ничто не предвещало ему великое будущее. Тьюринг был сыном шотландского дворянина, служащего индийской гражданской службы. С материнской стороны он также принадлежал к дворянскому роду, и это позволяло ему как минимум получить хорошее образование.
В возрасте шести лет Тьюринг пошел в школу Св. Михаила в Гастингсе, где впервые и проявились его недюжинные математические способности. Однако по прошествии семи лет, когда родители решили отправить юношу в частную школу Шерборн, основанную в середине XV века и до сих пор считающуюся одной из самых престижных в Великобритании, ситуация изменилась в худшую сторону: на Тьюринга и его родителей стал оказывать давление директор школы, считавший, что увлечение мальчика математикой не сулит ему хорошего будущего.
Примечательно, что в Шерборне Тьюринг невзлюбил профсоюзное движение. Однако произошло это довольно случайно: когда в мае 1926 года ему было необходимо вернуться из дома в школу, началась всеобщая стачка, приуроченная к 1 мая. Из-за этого юному ученому пришлось преодолеть порядка 100 км на своем велосипеде.
Математикой в школьные годы Тьюринг занимался самостоятельно. Это, впрочем, не помешало ему достичь небывалых для его сверстников высот: в 16 лет юный математик был способен даже заметить скепсис Альберта Эйнштейна в отношении законов Ньютона исходя из ряда статей первого.
В школьные годы Тьюринг стал атеистом. По его словам, причиной этого стала смерть одного из его школьных друзей от туберкулеза. В то же время ученый продолжал верить в бессмертие души.
Еще сильнее раскрыть свои таланты Тьюринг смог во время обучения в расположенном в Кембридже Королевском колледже. Здесь он обрел и наставника в лице британского математика Годфри Харолда Харди. А в 1936 году, спустя два года после окончания колледжа, юный исследователь перебрался в США, где провел несколько лет в Принстонском университете под руководством легендарного Алонзо Чёрча, доказавшего существование неразрешимых задач.
В эти же годы Тьюринг формализовал понятие алгоритма, ставшее одной из основ современной математики. Для этого ему пришлось сформулировать механизм работы абстрактной вычислительной машины, за которой закрепилось название машины Тьюринга.
Впоследствии был сформулирован и тезис Чёрча — Тьюринга, дающий интуитивное понятие о вычислимости. В Принстоне ученый защитил и докторскую диссертацию, носившую название «Логические системы, основанные на ординалах», а также изучил криптологию.
Затем Алан Тьюринг вернулся в Великобританию и стал устраивать диспуты со сторонниками Людвига Витгенштейна, который в тот момент обосновался в Кембридже и занимался чтением лекций.
В то же время ученый начал подрабатывать в главном шифровальном подразделении Великобритании — Правительственной школе кодов и шифров (Government Code and Cypher School).
Неудивительно, что с началом Второй мировой войны юного гения взяли работать туда на полную ставку. Штаб-квартира подразделения располагалась в Station X — городе Блетчли. Там Тьюринг работал над взломом легендарной немецкой «Энигмы» — портативной шифровальной машины гитлеровцев.
Ему удалось создать и впоследствии значительно усовершенствовать Turing Bombe — машину для расшифровки кода «Энигмы», которая успешно проработала на протяжении всей войны. Всего было создано порядка 210 экземпляров «бомбы».
Помимо всего прочего в годы Второй мировой Тьюринг сконструировал портативный шифратор речи Delilah и поучаствовал в криптоанализе других немецких шифровальных машин. Свою работу на разведку он совмещал и с научной деятельностью, однако написанные им статьи по криптологии и ее методам оставались засекреченными вплоть до 2012 года.
Коллегам Тьюринг запомнился и присущими многим гениям странностями: когда он болел, то приходил на работу в противогазе, а из-за боязни того, что коллеги украдут его любимую кружку, уходя с работы, прикреплял ее к батарее наручниками. А когда у Тьюринга украли велосипед, он пробежал 64 км до Лондона.
После войны ученого наградили орденом Британской империи, однако награда, как и ряд упомянутых научных работ, носила секретный статус. Продолжая сотрудничать со спецслужбами, Тьюринг начал работать в Национальной физической лаборатории, где был создан первый в Европе компьютер с хранимой в памяти программой. Это изобретение предопределило и всю дальнейшую деятельность Тьюринга. Он стал одним из главных энтузиастов компьютеризации и перебрался в Манчестерский университет Виктории.
Здесь Тьюринг занялся рассмотрением проблемы искусственного интеллекта и создал так называемый тест Тьюринга, который должен был определить, может ли машина мыслить.
Концепция, положенная в основу этого теста, широко используется и сейчас. Особенно часто ее можно увидеть в сервисах типа CAPTCHA, где уже машина должна определить, может ли мыслить человек.
А несколько дней назад компьютеру удалось впервые пройти тест Тьюринга. Некоторые называют это достижение российских ученых , о котором рассказывала «Газета.Ru», предвестником восстания машин.
Несмотря на все свои научные достижения, Тьюринг оставался несчастным человеком, и его судьба сложилась трагически. В 1942 году его помолвка сорвалась из-за того, что его предполагаемая невеста узнала о гомосексуальности ученого. Впоследствии Тьюринг вне работы вел довольно отшельнический образ жизни и был аккуратен в своих связях, поскольку в тогдашней Великобритании гомосексуализм находился вне закона.
Тем не менее в 1952 году, когда дом ученого был ограблен, всплыли улики, которые позволили осудить Тьюринга по закону, из-за которого на каторгу в свое время был отправлен Оскар Уайльд. Теперь же тюрьму заменили химической кастрацией.
Ученый так и не смог оправиться от подобного удара. Помимо всего прочего ему запретили преподавать и работать в университете, а также уволили из спецслужб. В последние два года своей жизни он занимался научными изысканиями дома, где жил со своей матерью.
7 июня 1954 года исследователь совершил самоубийство. Согласно самой популярной версии, он надкусил отравленное цианидом яблоко. Считается, что таким образом он отдал дань любимому им мультфильму «Белоснежка».
О необходимости реабилитации имени ученого в толерантной Великобритании вспомнили лишь полвека спустя. В 2001 году появился памятник Тьюрингу в Манчестере, в 2009 году перед родственниками ученого извинился премьер-министр, а в 2013 году королева Великобритании Елизавета II официально помиловала Тьюринга.
Текущие данные
Недавно в научном журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) вышла статья, в которой американские математики подтвердили выдвинутую в 1952 году Тьюрингом концепцию морфогенеза. «Газете.Ru» удалось связаться с профессором Сетом Фрейденом, одним из авторов этой статьи, который и рассказал о проведенных им с коллегами изысканиях:
«Морфогенез (от греческого morphê — форма и genesis — происхождение) — буквально переводится как формообразование и относится к последовательности событий, которые происходят после оплодотворения яйцеклетки. Вначале происходит деление яйцеклетки на две одинаковые клетки, а впоследствии каждая из них делится еще на две, в результате чего получаются четыре идентичные друг другу клетки.
В определенный момент происходит дифференциация: клетки формируют руки, ноги, голову и, например, хвост. Вопрос в том, как эта дифференциация происходит.
В 1952 году Тьюринг опубликовал работу под названием «Химические основы морфогенеза» с первым в мире изложением механизма, согласно которому отдельные идентичные клетки дифференцируются. Подобный процесс требует двух элементов — химического активатора и ингибитора. Первый из них активирует экспрессию гена, заставляя, к примеру, расти палец, а второй подавляет активность активатора и самого себя.
В пространственной структуре они чередуются в различном порядке, благодаря чему и растут пальцы.
Тем не менее описанная Тьюрингом схема в реальной жизни происходит нечасто. Гораздо чаще морфогенез проистекает иначе.
Статья, написанная Тьюрингом 62 года назад, была процитирована тысячи раз. Почему так получилось? Потому что Тьюринг впервые за всю историю так ясно сформулировал сам вопрос, что направил биологов к правильному ответу.
Если вы спросите, описывает ли предложенная им модель морфогенез, то вам ответят, что в большинстве случаев — нет. Имеются лишь редкие исключения.
Тем не менее до сих пор актуален вопрос, реальна ли модель Тьюринга, если не отбрасывать все условности и упрощения, которые в ней имеются, в ходе реального эксперимента. А наша недавняя статья явилась ответом на этот вопрос.
Мы работали с синтетической экспериментальной системой. Это химия, которая далека от фундаментальной науки. Мы проверили теорию Тьюринга на прочность, и она выдержала.
Естественно, что по итогам эксперимента нам пришлось значительно ее расширить. Но теперь смело можно сказать, что предложенная им модель работает и ее можно применять в реакционно-диффузной химии для создания различных новых материй и материалов».