А́лан Мэ́тисон Тью́ринг ( ; , Вестминстер — , Чешир) — британский математик, логик и криптограф, оказавший существенное влияние на развитие информатики. Офицер ордена Британской империи (OBE, 1945), член Лондонского королевского общества (1951).
Предложенная им в 1936 году абстрактная вычислительная «Машина Тьюринга», которую можно считать моделью компьютера общего назначения, позволила формализовать понятие алгоритма и до сих пор используется во множестве теоретических и практических исследований. Научные труды А. Тьюринга — общепризнанный вклад в основания информатики (и в частности — теории искусственного интеллекта).
Во время Второй мировой войны Алан Тьюринг работал в Правительственной школе кодов и шифров, располагавшейся в Блетчли-парке, где была сосредоточена работа по взлому шифров и кодов стран Оси. Он возглавлял группу Hut 8, ответственную за криптоанализ сообщений военно-морского флота Германии. Тьюринг разработал ряд методов взлома, в том числе теоретическую базу для Bombe — машины, использованной для взлома немецкого шифратора «Enigma».
После войны Тьюринг работал в Национальной физической лаборатории, где по его проекту был реализован первый в мире компьютер с хранимой в памяти программой — ACE. В 1948 году учёный присоединился к вычислительной лаборатории Макса Ньюмана в Университете Манчестера, где ассистировал при создании Манчестерских компьютеров, а позднее заинтересовался математической биологией. Тьюринг опубликовал статью Химическая основа морфогенеза (1952) и предсказал протекающие в химические реакции, такие как реакция Белоусова — Жаботинского, которые впервые были представлены научному сообществу в 1968 году. В 1950 году предложил эмпирический тест Тьюринга для оценки искусственного интеллекта компьютера.
В 1952 году Алан Тьюринг был признан виновным по обвинениям в совершении «грубой непристойности» в соответствии с «поправкой Лабушера», согласно которой преследовали гомосексуальных мужчин. Тьюрингу был предоставлен выбор между принудительной гормональной терапией, призванной подавить либидо, или тюремным заключением. Учёный выбрал первое. Алан Тьюринг умер в 1954 году от отравления цианидом. Следствие установило, что Тьюринг совершил самоубийство, хотя мать учёного считала, что произошедшее было случайностью. Алан Тьюринг был признан «одной из самых известных жертв гомофобии в Великобритании». 24 декабря 2013 года королева Великобритании Елизавета IIЕлизавета II накануне Рождества помиловала покойного расшифровщика «Энигмы» // ИТАР-ТАСС помиловала Алана Тьюринга посмертно.
В честь учёного названа премия Тьюринга — самая престижная в мире награда в области информатики.
Ранние годы и начало карьеры Родители Алана жили в индийском городе Чхатрапур. Отец — Юлиус Мэтисон Тьюринг представитель старого шотландского аристократического рода, работал в . Мать — Сара Этель (урождённая Стони), была родом из Ирландии, из протестантской семьи англо-ирландского дворянства. Когда она ждала ребёнка, супруги решили переехать в Англию, чтобы он рос и воспитывался в Лондоне. Там Алан Тьюринг и родился 23 июня 1912 года. У него был старший брат Джон. Государственная служба Юлиуса Тьюринга продолжалась, и родителям Алана приходилось часто путешествовать между Гастингсом и Индией, оставляя двоих своих сыновей на попечение отставной армейской пары. Признаки гениальности проявлялись у Тьюринга с раннего детства.
В шесть лет Алан Тьюринг пошёл в школу святого Михаила в Гастингсе, директор которой сразу отметила его одарённость. В 1926 году, в возрасте 13 лет, Тьюринг пошёл в известную частную школу Шерборн в городе Шерборн графства Дорсет. Его первый день в школе совпал со Всеобщей забастовкой 1926 года. Поэтому Тьюрингу пришлось преодолеть расстояние около 100 км от Саутгемптона до Шерборна на велосипеде, по пути он переночевал в гостинице.
Увлечение Тьюринга математикой не нашло особой поддержки среди учителей Шерборнской школы, где уделяли больше внимания гуманитарным наукам. Директор школы писал родителям: «Я надеюсь, что он не будет пытаться усидеть на двух стульях разом. Если он намеревается остаться в частной школе, то он должен стремиться к получению „образования“. Если же он собирается быть исключительно „научным специалистом“, то частная школа для него — пустая трата времени». Тем не менее в областях, интересовавших его, Тьюринг проявлял незаурядные способности. Он решал сложные математические задачи в 1927 году, несмотря на то, что ему не преподавали даже основ математического анализа. В 1928 году, в возрасте 16 лет, Тьюринг ознакомился с работой Эйнштейна, в которой ему удалось разобраться до такой степени, что он смог экстраполировать из текста сомнения Эйнштейна относительно выполнимости Законов Ньютона, которые не были высказаны в статье в явном виде.
В Шерборне Тьюринг близко подружился с Кристофером Моркомом. Когда эти отношения прервались в феврале 1930 года из-за смерти Моркома, вызванной осложнением «бычьего туберкулёза», которым Морком заразился несколькими годами ранее после употребления инфицированного молокаHassall, R The Sherborne formula: the making of Alan Turing Vivat! 2012/13: 17—29., религиозные верования Тьюринга пошатнулись, и он стал атеистом. Алан проникся идеей того, что все феномены, в том числе и работа человеческого мозга, должны нести в себе материалистическое началоThe Inspiration of Life and Death, 1928—1932 Alan Turing Scrapbook.
Университетские годы
Из-за нелюбви к гуманитарным наукам Тьюринг недобрал баллов на экзамене и поэтому после школы поступил в Королевский колледж Кембриджа, хотя намеревался пойти в Тринити-колледж. В Королевском колледже Тьюринг учился с 1931 по 1934 год под руководством известного математика Годфри Харолда Харди.
В 1928 году немецкий математик Давид Гильберт привлёк внимание мировой общественности к проблеме разрешения (Entscheidungsproblem). В своей работе «On Computable Numbers, with an Application to the Entscheidungsproblem», опубликованной 12 ноября 1936 года , Тьюринг переформулировал теорему Гёделя о неполноте, заменив универсальный формальный арифметический язык Гёделя на простые гипотетические устройства, которые впоследствии стали известны как машины Тьюринга. Он доказал, что подобная машина была бы способна произвести любые математические вычисления, представимые в виде алгоритма. Далее Тьюринг показал, что не существует решения Entscheidungsproblem, сначала доказав, что Проблема остановки для машины Тьюринга неразрешима: в общем случае невозможно алгоритмически определить, остановится ли когда-нибудь данная машина Тьюринга.
Знаменитая работа Алана Тюринга 1935-го года, заложившая основы современной компьютерной теории, по сути являлась умозрительным исследованием по математической логике. В Годы Второй Мировой Войны Тюринг и некоторые другие учёные получили возможность извлечь практическую пользу из этой теории, применив её для дешифровки. Но когда работа была опубликована, её прочитало лишь несколько математиков и никто не обратил на неё внимание. Даже в своём собственном колледже этот неуклюжий и бледный гений <…> не пользовался особым уважением — по крайней мере я ничего такого не припомню.
Хотя доказательство Тьюринга было обнародовано в скором времени после эквивалентного доказательства Алонзо Чёрча, в котором использовались Лямбда-исчисления, сам Тьюринг был с ним незнаком. Подход Алана Тьюринга принято считать более доступным и интуитивным. Идея «Универсальной машины», способной выполнять функции любой другой машины, или, другими словами, вычислить всё, что можно в принципе вычислить, была крайне оригинальной. Фон Нейман признал, что концепция современного компьютера основана на этой работе Алана Тьюринга«Фон Нейман… особенно подчеркнул, что основная концепция принадлежит Тьюрингу…» письмо к , 1972, цитируется в книге (2004) The Essential Turing, с22.. Машины Тьюринга по-прежнему являются основным объектом исследования теории алгоритмов.
С сентября 1936 года по июль 1938 года Тьюринг работал под руководством Чёрча в Принстоне, Тьюринг поступил туда в качестве приглашённого студента-последипломника и остался, чтобы завершить свой докторат под началом Чёрча. Кроме занятий математикой, он изучал криптографию, а также конструировал электро-механический бинарный умножитель. В июне 1938 года он защитил докторскую диссертацию , в которой была представлена идея сведения по Тьюрингу, заключающаяся в объединении машины Тьюринга с оракулом. Это позволяет исследовать проблемы, которые невозможно решить с помощью лишь машины Тьюринга.
В Кембридже Тьюринг посещал лекции Людвига Витгенштейна о кризисе оснований математики. Учёные много спорили, так как Тьюринг выступал в защиту формализма, тогда как Витгенштейн считал, что математика не ищет абсолютную правду, а изобретает её.
Криптоанализ Во время Второй мировой войны Алан Тьюринг принимал активное участие во взломе немецких шифров в Блетчли-парке. Историк и ветеран Блетчли-парка Эйза Бриггс однажды сказал: Блетчли-парку был нужен исключительный талант, исключительная гениальность, и гениальность Тьюринга была именно такой.
С сентября 1938 года Тьюринг работал на полставки в GCHQ — британской организации, специализировавшейся на взломе шифров. Совместно с Дилли Ноксом он занимался криптоанализом «Энигмы»Jack Copeland, «Colossus and the Dawning of the Computer Age», p. 352 in Action This Day, 2001.. Вскоре после встречи в Варшаве в июле 1939 года, на которой польское Бюро шифров предоставило Великобритании и Франции подробные сведения о соединениях в и методе расшифровки сообщений, Тьюринг и Нокс начали свою работу над более основательным способом решения проблемы. Польский метод основывался на недоработках индикаторной процедуры, которые немцы исправили к маю 1940 года. Подход Тьюринга был более общим и основан на методе перебора последовательностей исходного текста, для которого он разработал начальную функциональную спецификацию Bombe.
4 сентября 1939 года, на следующий день после того, как Великобритания объявила войну Германии, Тьюринг вернулся в Блетчли-парк, где в то время располагался Центр правительственной связи.
Спецификация для «Бомбы» была только первым из пяти важнейших достижений Тьюринга в области военного криптоанализа. Учёный также определил индикаторную процедуру ВМФ Германии; разработал более эффективный способ использования Bombe, основанный на статистическом анализе и названный «Банбурисмусом»; метод определения параметров колёс машины Лоренца, названный ; ближе к концу войны Тьюринг разработал портативный шифратор речи Delilah.
Статистический подход к оптимизации исследований различных вероятностей в процессе разгадывания шифров, который использовал Тьюринг, был новым словом в науке. Тьюринг написал две работы: «Доклад о применимости вероятностного подхода в криптоанализе» и «Документ о статистике и повторениях», которые представляли для GCCS, а позже и для GCHQ () такую ценность, что не были предоставлены вплоть до апреля 2012 года, незадолго до празднования ста лет со дня рождения учёного. Один из сотрудников GCHQ заявил, что этот факт говорит о беспрецедентной важности этих работ.
В Блетчли-парке у Тьюринга была репутация чудака. В кругу коллег он был известен, как «Проф», а его работу, посвящённую «Энигме», называли «Книгой Профа». Джек Гуд — криптоаналитик, работавший с Тьюрингом, по словам Рональда Левина, так отзывался о Тьюринге:Каждый год в первую неделю июня у него начиналась сенная лихорадка и он ездил в офис в противогазе. У его велосипеда слетала цепь через определённые интервалы, но вместо того, чтобы отдать её в починку, он считал обороты педалей и слезал с велосипеда в нужный момент, чтобы поправить её руками. Другая его странность заключалась в том, что он пристёгивал свою кружку на цепь к батарее, потому что боялся, что её украдутПодробно алгоритм езды на велосипеде Тьюринга описан в романе Нила Стивенсона. «Криптономикон» ISBN 978-5-17-043191-5, 978-5-9762-2892-4.