Я люблю математику за те, що любов до неї... без взаємності.
Бертран Рассел, англійський філософ і математик
Операція «Ультра» з дешифрування німецьких військових і дипломатичних кодів (День) була успішною завдяки зусиллям багатьох тисяч людей. Але головну роль у ній відіграв видатний англійський математик Алан Тьюринг. Його ім’я тривалий час не було широко відоме, про нього знали лише фахівці, багато його ідей не були зрозумілі сучасниками, через нетрадиційну сексуальну орієнтацію навіть у демократичній, але досить консервативній Англії його піддали остракізму, що і призвело до трагічної розв’язки. Комп’ютерна техніка, інформатика, математика обчислень пройшли величезний шлях, але в історію всіх цих наук ім’я Алана Тьюринга вписане золотими літерами. З ним пов’язана проблема штучного інтелекту, що чимдалі більше цікавить вчених, основи вирішення якої заклав геній із Британських островів.
Коли в сім’ї Джуліуса Метісона Тьюринга та Етель Сари Стоуні 23 червня 1912 р. народився молодший син Алан, ніхто не передбачав, чим йому завдячуватиме світова наука. Батько був колоніальним чиновником в Індії. Етель Сара була донькою головного інженера Мадраської залізниці. Це була добропорядна англійська аристократична родина, що належала до так званого upper-middle-class — вищого середнього класу. Ця верства аристократів жила відповідно до строгих традицій Імперії і була її основою.
У дитинстві Алан і його старший брат Джон досить рідко бачили своїх батьків — їхній батько до 1926 р. служив в Індії; діти залишалися в Англії й жили на піклуванні в приватних домах, отримуючи строге англійське виховання, що відповідало їхньому положенню на соціальних сходах. У 6 років маленький Тьюринг самостійно вивчився читати, його улюбленими книгами були науково-популярні. В 11 років він уже ставив цілком пристойні хімічні досліди, отримуючи йод з водоростей. Інші предмети були йому мало цікаві. Його мати від цього впадала у відчай. Вона побоювалася, що молодшого сина не приймуть до Public School, навчання в якій було обов’язковим для нащадків аристократів.
Взагалі англійські назви для нас виглядають дещо дивними. Public School — публічні школи — у ті часи були закритими навчальними закладами з високою платою, а public house — публічний дім — звичайна пивна, паб. Побоювання матері виявилися марними, Алан вступив до престижної Sherborne Public School.
В англійських школах учнів за кожним предметом записують за успішністю. Відмінників першими. Алан останній з англійської. Латина вже краще, він передостанній. Записи вчителів у журналі дуже схожі: «безнадійне відставання», «жахлива успішність». Директор школи записав: «Цей хлопчик з тих, хто приречений стати великою проблемою для будь-якої школи або співтовариства...». Втім, від учителів не укрилося й те, що «...він марнує час у Public School... Напевно, він буде математиком. Такі учні, як він, народжуються один раз на 200 років».
Юний Алан Тьюринг продовжує вмирати від нудьги на уроках, а у вільний час — вивчати не передбачені програмою науки. У 15 років він самостійно вивчив основи загальної теорії відносності й квантової механіки. І це при тому, що в той час про останню не мало гадки більшість фізиків.
Чим би закінчилася ситуація з навчанням Алана Тьюринга — невідомо, але доля виявилася милостивою. У 1928 р. до школи прийшов новий учень Крістофер Морком. Їхні інтереси збігалися. У ньому Алан знайшов інтелектуального партнера. З ним можна було поділитися своїми міркуваннями про науку. Тепер вони на уроках французької вже разом грали в хрестики-нулики, міркували про астрономію й математику. Зберігся шкільний зошит, повний зіграних партій у хрестики-нулики з обговоренням варіантів пошуку найкоротших шляхів рішення, геометричними кресленнями й доказами складних теорем.
Друзі збиралися після школи вступити до Кембриджа. Але в той рік Алана не прийняли. Крістофер же успішно склав вступні іспити й отримав стипендію. Алан сподівався вступити з другої спроби, щоб навчатися разом зі своїм другом, але 13 лютого 1930 р. його друг Кріс раптово помер. Його раптова смерть вразила сімнадцятилітнього Тьюринга, який впав у глибоку й тривалу депресію. Проте, колишній найгірший учень у класі вступає до Кембриджа. Алан дуже не швидко оговтався від потрясіння. Будучи студентом, протягом кількох років він пише матері Моркома душевні листи. У цих листах він постійно повертається до міркувань про те, як людський Розум розміщається усередині матеріальної оболонки, і яким чином він звільняється від неї в момент фізичної смерті тіла.
У 1931 р. Тьюринг став студентом King’s College у Кембриджі — знаменитого стародавнього англійського університету, заснованого 1209 р. Тут Тьюринг отримує можливість цілковито віддатися науці. У той період становлення квантової механіки велике враження справляє на нього книга Джона (Яноша) фон Неймана Mathematische Grundlagen der Quantenmechanik — «Математичні основи квантової механіки», у якій він знаходить відповіді на багато давно цікавих йому питань. Тоді Тьюринг не передбачав, що за кілька років фон Нейман запропонує йому місце в Принстоні — одному з найвідоміших університетів США. Ще пізніше фон Неймана, так само як і Тьюринга, назвуть «батьком інформатики». Але на початку 30-х рр. наукові інтереси обох майбутніх видатних учених були далекі від обчислювальних машин. Тьюринг і фон Нейман займаються здебільшого задачами так званої чистої математики. Зокрема, наш студент King’s College пише роботу «Еквівалентність лівої й правої майже-періодичності», що вийшла в 1935 р. У ній розглядаються питання теорії безперервних груп — математичного апарата квантової механіки й фундаментальної галузі сучасної математики.
Студентські політичні й літературні гуртки були далекі Тьюрингу. Він волів займатися математикою під керівництвом відомого вченого Макса Ньюмана. Цікаво, що під час операції «Ультра» уже вчитель працював під керівництвом свого учня. У вільний час Тьюринг ставить хімічні досліди, вирішує шахові головоломки, грає у східну гру го. Так само як колись хрестики-нулики, ця тоді малопоширена гра в першу чергу цікавила його як модель для розв’язання математичних задач із теорії груп. Відпочинок він знаходив в інтенсивних заняттях спортом — веслуванні і бігу. Марафонський біг залишиться його захопленням до кінця життя.
Тьюринг блискуче закінчує чотирирічний основний — undergraduate — курс навчання. Його робота з теорії ймовірностей удостоюється спеціальної премії й приводить у члени наукового товариства King’s College — fellowship — середнє між аспірантом і викладачем. Його очікувала успішна кар’єра дещо ексцентричного кембриджського дона (don) — традиційна назва викладачів у Кембриджі й Оксфорді.
У 1935—1936 рр. Тьюринг створює теорію, яка назавжди впише його ім’я в науку. Виклад теорії «логічних обчислювальних машин» трохи пізніше увійде в усі підручники з логіки, основ математики, теорії автоматів й обчислень. Саме тут він сформулював математичну модель, названу «Машиною Тьюринга». Хоча у фізичному вигляді така логічна машина не була реалізована, проте всі сучасні й, напевно, майбутні комп’ютери й логічні пристрої, що працюють за програмою, засновані на сформульованих принципах. Будь-який підручник для прикладних математиків, програмістів і комп’ютерників обов’язково містить її опис.
За першим успіхом йде постановка більш загальної і вкрай важливої проблеми. Тут Тьюринг змушений був заглибитися в логічні, навіть філософські проблеми математики. У 1928 р. великий німецький математик Давид Гільберт сформулював Entscheidungsproblem — проблему розв’язання. Зміст її полягає в тому, щоб знайти алгоритм, який би приймав як вхідні дані опис формальної мови й математичного твердження S цією мовою, і після кінцевого числа кроків зупинявся б і видавав одну із двох відповідей: «Істина» або «Неправда». Алгоритм не повинен давати обгрунтування висновку, однак відповідь завжди має бути вірною.
Проблема Гільберта має практичне значення. Програмістам давно відомий ефект «зависання» або «зациклення». Комп’ютер довго вирішує завдання. Це через великий обсяг обчислень або задача в такій постановці в принципі нерозв’язна й кінця обчислень ми не дочекаємося ніколи.
У 1935 р. молодий докторант King’s College Алан Тьюринг ознайомлюється з цією фундаментальною проблемою. У сучасній термінології вона виглядає так: чи можливо створити універсальну програму, яка у відношенні будь-якої часткової визначала — чи зациклюється остання. Тьюринг, а трохи раніше американський математик Алонзо Черч сформулювали принцип, з якого випливає, що такої універсальної програми не існує. Його робота On the Computable Numbers, with an Application to the Entscheidungsproblem — «Про обчислювані числа, з додатком до проблеми можливості розв’язання» — стала класичною.
Роботу над своєю докторською дисертацією Тьюринг продовжив у Принстоні під керівництвом Черча. Джон фон Нейман запропонував докторантові перейти на роботу в цей американський університет. Але Тьюринг на пропозицію не пристав. Достеменно причини його відмови не відомі. Є два припущення. По-перше, європейські й американські математики, ті, що зібралися в Принстоні, були, здебільшого, людьми правих політичних поглядів. У Кембриджі в ті часи була мода на політичне ліве, що вважалося прогресивним. Тьюринг теж віддав належне загальним настроям. У певний період він навіть хотів відвідати СРСР. На його щастя така поїздка не відбулася. По-друге, із другої половини 30--х рр. він почав конфіденційне співробітництво з Government Code and Cypher School — урядовою школою кодів і шифрів у Блетчлі-Парк. Ще до початку Другої світової війни Тьюринг розпочав роботу зі зламу німецьких військових і дипломатичних кодів. Напевно з цієї головної причини він у Принстоні не залишився.
Під час роботи в Школі Алана Тьюринга називали Bletchley Park genius loci, що можна перекласти як «божевільний геній із Блетчлі-Парк». Він часто забував надягти шкарпетки або пов’язати краватку, ходив тихими коридорами, занурений у власні думки. Під час розмови міг обірвати її на половині фрази, підбігти до найближчого стола, вихопити у співробітника аркуш паперу й почати швидко щось на ньому писати. Алан був грозою шарлатанів і кар’єристів — він розпізнавав їх миттєво. А сумлінних співробітників вимотував роботою, часто вимагаючи від них неможливого. Ті, у свою чергу, придумували численні анекдоти про його дивацтва. Тьюринг займався також розробкою шифрів для листування Черчілля й Рузвельта. За що був удостоєний звання кавалера Ордена Британської імперії 4-го ступеня.
У період роботи з дешифрування кодів німецької шифрувальної машини «Енігма» Тьюринг переконався в неефективності побудови спеціалізованих машин для вирішення конкретних логічних завдань й обчислювальних задач. На основі своєї моделі «Машини Тьюринга» прийшов до ідеї універсальної електронної обчислювальної машини. У цей час у США реалізовувався проект ЕОМ EDVAC — Electronic Discrete Variable Automatic Computer — Електронний дискретний змінюваний автоматичний обчислювач. Аналогічні роботи були розгорнуті й у Великій Британії.
У Національній фізичній лабораторії, де Тьюринг працював з 1945 по 1948 рр., учений запропонував досить амбітний проект АСІ (Automatic Computing Engine — «Автоматична обчислювальна машина»), який не був реалізований. Академічний рік (1947—1948) він провів у Кембриджі. Розроблені в 1947 р. Тьюрингом «Скорочені кодові інструкції» (Abbreviated Code Instructions) започаткували створення, дослідження й практичне використання мов програмування. У травні 1948 р. Макс Ньюман запропонував йому посаду викладача й заступника директора обчислювальної лабораторії Манчестерського університету, що зайняв на той час лідируючі позиції в розробці обчислювальної техніки у Великій Британії. У 1951 р. Тьюринга обрали членом Лондонського королівського товариства.
Інтереси вченого не обмежувалися математичними основами обчислювальної техніки й математики. Винятково важливу роль він відіграв у постановці й розвитку проблеми штучного інтелекту. У 1950 р. у журналі Mind («Розум») він опублікував невелику статтю Computing Machinery and Intellegence — «Обчислювальні машини й розум». Надалі вона неодноразово перевидавалася під назвою «Can the Machine Think?» — «Чи може машина мислити?» У нас вона відома саме під цією назвою. У цій роботі Тьюринг запропонував уявний експеримент, що став знаменитим (тест Тьюринга). У спрощеній формі тесту з’ясовується, чи може людина, спілкуючись зі співрозмовником, визначити, чи спілкується вона з іншою людиною або ж зі штучним пристроєм. У статті не було терміна «штучний інтелект». Він з’явився в 1956 р. на семінарі в Дартсмутському коледжі в США. У російському перекладі термін не зовсім відповідає змісту поняття «штучний інтелект» (англ. artificial intelligence). До значення слова «intelligence» ближче «тямовитість, тямущість», а не intellect — розум.
Формулювання тесту Тьюринга мало ряд принципових наслідків. По-перше, з’явився операційний критерій для відповіді на запитання «Чи може машина мислити?» По-друге, цей критерій виявився лінгвістичним: зазначене питання було явно замінене на питання про те, чи може машина адекватним чином спілкуватися з людиною природною мовою. Тьюринг висловлював упевненість у тому, що «метод запитань і відповідей придатний для того, щоб охопити майже будь-яку галузь людської діяльності, яку ми захочемо ввести в розгляд». Наслідком цього стала та найважливіша роль, яку в подальшому розвитку штучного інтелекту відігравали дослідження з моделювання розуміння й формування природної мови.
У Манчестері в 1951 р. вводиться в дію один із перших у світі цілком працездатних комп’ютерів Ferranti Mark 1, і Тьюринг починає перші обчислювальні експерименти з нелінійного моделювання формоутворення у рослин і раковин. Він знову повертається до спостережень за природою й пише роботу з питань морфогенезу — наукового напрямку, що визначає математичні закономірності в розвитку форм живих істот. Звісно, розрахунок конфігурації квітки був не єдиним і не головним завданням, що виконувалося на Mark 1. За кілька років ця ЕОМ була використана при створенні англійської атомної бомби. Збереглися свідчення того, що Тьюринг проводив на ній й несанкціоновані обчислення. Можливо, це були роботи для Школи. З нею він не припиняв співробітництва, про яке в Манчестерському університеті ніхто не підозрював. Цього разу в центрі уваги спецслужби були шифри радянської резидентури в Англії. Є дані, що Тьюринг потрапив на облік МГБ-КГБ.
У цей період Тьюринг розробляє квантову теорію спінорів — компонентів елементарних частинок — і працює над деякими питаннями теорії відносності. Тоді ж він виявляє серйозну цікавість до методики психоаналізу Юнга й записує всі свої сни. На жаль, записи не збереглися.
З 1952 р. у вченого нова пристрасть — Скандинавія. У назвах багатьох його програм починають звучати скандинавські імена: починаючи з Ібсена й закінчуючи його новим другом з Норвегії — К’єлем. У розпал холодної війни «полювання на відьом» докотилося й до Британських островів. Тьюринг міг собі дозволити ігнорувати громадську думку й настрої в суспільстві, хоча ніколи не поводився зухвало. Можливо, він навіть намагався знайти компроміс із гетеросексуальним оточенням. Ще під час війни Тьюринг зробив офіційну пропозицію одній зі своїх колег-математиків, але згодом відмовився від неї, зізнавшись у своїх пристрастях.
У 1952 р. будинок Тьюринга був зламаний і пограбований одним із друзів його сексуального партнера. Не піддавшись на шантаж, Тьюринг повідомив про пограбування поліцію. У процесі розслідування спливли й особливості його взаємин з молодим партнером. У результаті, проти вченого висунули звинувачення в «украй непристойній» поведінці на підставі британського закону про гомосексуалізм. Суд відбувся 31 березня 1953 р. Єдине, що заявив Тьюринг на свій захист, — це те, що «він не вбачає у своїх діях нічого протизаконного». Вирок був на вибір: або тюремне ув’язнення, або ін’єкції естрогену — жіночого гормону «для зниження лібідо». Тьюринг вибрав останнє.
Після того, як подробиці справи стали надбанням публічного скандалу, його позбавили допуску (security clearance) і звільнили зі Школи. Зі свого боку, британська контррозвідка почала тотальну перевірку всіх його друзів і знайомих. А поїздка Тьюринга на острів Корфу, в Афіни й Париж у 1953 р., що супроводжувалася численними новими знайомствами, викликала паніку в контррозвідників. Зробити Тьюринга невиїзним було неможливо. Англія — не СРСР. А ось визнати неблагонадійним можна. Європейські друзі не мали гадки про його роботу й не підозрювали, що він є носієм найважливіших державних секретів. Приїзд норвезького друга К’єля до Ньюкасла сполошив усю поліцію північної Англії, яка організувала за ним стеження.
Формально його робота в Манчестерському університеті тривала. Тьюринг, залишаючись дослідником, ділився з колегами своїми спостереженнями над наслідками впливу естрогену на свій організм. Однак скандальні статті в місцевих газетах і неприязна атмосфера призвели до того, що він став чимдалі рідше з’являтися в університеті. Проте він вивчає скандинавські мови й намагається знайти роботу у Франції, але безуспішно. Однак приниження від регулярних процедур й ізоляція в середовищі колег, безсумнівно, призвели до стресу.
Трагедія сталася 8 червня 1954 р. Алан Тьюринг, кавалер ордена Британської імперії, член Королівського наукового товариства, математик, багато робіт якого стали зрозумілі лише в 70-х рр., і скандально відомий гомосексуал, був знайдений мертвим у себе вдома у Вілмслоу. Поруч із ним було знайдено надкушене яблуко, на яке був нанесений ціанід.
Його мати відмовлялася повірити в офіційну версію про самогубство, вона вважала це нещасним випадком. Крім цієї гіпотези могло б мати місце й припущення, що британським спецслужбам набридло займатися опрацюванням контактів неблагонадійного, товариського колишнього колеги, який часто буває за кордоном і надто багато знає.
У вересні 2009 р. прем’єр-міністр Гордон Браун офіційно вибачився за те, що відбулося з Тьюрингом. «Визнання Алана однією з найвідоміших жертв гомофобії у Великій Британії є ще одним кроком до забезпечення рівності... Тому від імені британського уряду й усіх тих, хто живе на свободі завдяки внеску Алана, я з гордістю говорю: «прости нас, ти заслуговуєш на набагато краще».
