خانه / بزرگان تاریخ / آلن تورینگ – Alan Turing

آلن تورینگ – Alan Turing

آلن تورینگ
آلن تورینگ

آلن تورینگ با نام کامل آلن ماتیسون تورینگ ریاضی‌دان- دانشمند رایانه- منطق‌دان- فیلسوف- زیست- ریاضیدان و رمزنگار بریتانیایی بود- تورینگ به عنوان پدر علم محاسبه نوین و هوش مصنوعی شناخته شده‌است و مهم‌ترین جایزه علمی رایانه به افتخار وی جایزه تورینگ نام گرفته‌است- وی دارای نشان ویژه سلطنتی انگلستان و نیز عضو پیوسته کالج سلطنتی بود

زندگی آلن تورینگ

آلن تورینگ در ۲۳ ژوین ۱۹۱۲ از پدر و مادری بریتانیایی در منطقه‌ی ویدا میل لندن متولد شد. او دومین و آخرین فرزند خانواده تورینگ بود. نام خانوادگی تورینگ او را در سطح افراد سرشناس و با اصالت بریتانیا قرار می‌داد. پدر تورینگ- ژولیوس ماتیسون تورینگ- عضو مامورین شهری هند بود. ژولیوس و همسرش سارا -۱۹۷۶–۱۸۸۱- دختر ادوارد والتر ستونی- مهندس ارشد راه آهن مدرس- می‌خواستند فرزندشان آلن در انگلستان بزرگ شود- به همین دلیل به لندن بزرگ بازگشتند- جایی که آلن تورینگ در ۲۳ ژون ۱۹۱۲ به دنیا آمد- امروزه بعنوان هتل کولونوید شناخته می‌شود. او یک برادر بزرگ‌تر به نام جان داشت. کار خدمات شهری پدرش همچنان فعال بود- و در طول دوران کودکی تورینگ والدین او بین انگلیس و هند در سفر بودند و فرزندان خود را نزد دوستان خود در انگلیس می‌گذاشتند.

از همان اوان کودکی علایم نبوغ در آلن تورینگ هویدا بود. والدینش او رادر سن شش سالگی در مدرسه روزانه سنت مایکل ثبت نام کردند. مدیر مدرسه و معلمین او بسیار زود به نبوغ وی پی بردند. در ۱۹۲۶- در ۱۴ سالگی- او به مدرسه شربورن در دورست رفت. روز اول او در ترم جدید با -اعتصاب عمومی- در انگلستان همزمان شد- اما او چنان مصمم بود که در اولین روز حضور داشته باشد که به تنهایی ۹۷ کیلومتر -۶۰ مایل- از ساوتهمتون تا مدرسه را با دوچرخه طی کرد و شب رادر یک مسافرخانه به سر برد.

اتاق کامپیوتر کینگس دانشگاه کمبریج به نام تورینگ نامگذاری شده‌است- شخصی که در ۱۹۳۱ دانشجوی آنجا شد.
تمایل ذاتی تورینگ به سمت ریاضی و علم برای او احترامی نزد برخی استادان شربورن که مدرسه‌ای معروف و پرهزینه دولتی بود کسب نکرد- چراکه تاکید بیشتر آن روی مسایل و مباحث کلاسیک بود.

مدیر مدرسه برای والدین تورینگ نوشت: -امیدوارم او بین دو مدرسه افت نکند. اگر می‌خواهد در یک مدرسه دولتی بماند- باید تلاش کند که یک فرد تحصیل کرده شود و اگر می‌خواهد صرفا یک دانشمند شود- وقت خود را در یک مدرسه دولتی تلف می‌کند.-
با این حال- تورینگ توانایی قابل توجه خود را در زمینه‌های مورد علاقه خود به نمایش می‌گذاشت- با حل مسایل پیچیده در ۱۹۲۷ بدون اینکه حتی حساب دیفرانسیل مقدماتی خوانده باشد. در ۱۹۲۸- در ۱۶ سالگی تورینگ با کار آلبرت انیشتین مواجه شد- نه تنها آن را به طور کامل فهمید بلکه شک انیشتین در قانون‌های حرکت نیوتن را از روی متنی که هرگز این موضوع را آشکار نکرده بود پیش‌بینی کرد.

امیدها و تلاش‌های تورینگ با دوستی نزدیکی که با دانشجوی بزرگتر- کریستوفر مورکوم- ایجاد کرد افزایش یافت. مورکوم ناگهان چند هفته پس از آغاز آخرین ترم در شربورن- به دلیل سل گاوی از دنیا رفت. ایمان مذهبی تورینگ از بین رفت. او پذیرفت که هر پدیده‌ای شامل کار مغز انسان باید مادی باشد.

 

آلن تورینگ
آلن تورینگ

کمبریج

آلن تورینگ در سال ۱۹۳۱ در کالج کینگ در دانشگاه کمبریج پذیرفته می‌شود. دوران دانشگاه برای تورینگ بسیار درخشان‌تر از دوره دبیرستان است. اما در عین این که محیط علمی کمبریج و فرهنگ مدارای درون آن به پرورش تورینگ کمک می‌کند- او زیر نفوذ اندیشه حاکم بر محیط ریاضی آن- که مرز محکمی میان ریاضیات نظری و کاربردی می‌نهاد- قرار نمی‌گیرد. همین- شاید یکی از مهم‌ترین ریشه‌های بزرگی تورینگ و اهمیت کارهای وی باشد. وی بیشتر تابع قانون طبیعت بود تا قانون‌های رسمی. اندرو هاجز -Hodges– زندگی‌نامه‌نگار تورینگ- می‌گوید او شاید سلوک برتراند راسل را داشت و فرض می‌کرد چیرگی بر چنان دانش دشواری- به او اجازه تاختن بر دیگران را می‌دهد! تورینگ در زندگی عادی‌اش فرد آرام یا شاید حتی گوشه‌گیری بود.

گفتارش با لکنت همراه بود و تا پایان عمر پیوسته ناخن‌هایش را می‌جوید! اما در بیان و بحث کردن اندیشه‌های علمی و فلسفی- نشانی از آن شخصیت آرام نداشت- بی‌پروا می‌پرسید و می‌اندیشید.در میانه این دوران است که تورینگ به خواندن اندیشه‌های راسل در کتاب -مقدمه‌ای بر فلسفه ریاضی- می‌پردازد و نیز -اصول مکانیک کوانتومی- جان ‌فون‌نویمان را برمی‌گیرد. اگر به اندیشه‌های گذشته وی برگردیم- می‌توان حدس زد که مطالعه اندیشه‌های ادینگتون درباره مکانیک کوانتومی و ساز‌و‌کار تفکر- او را به مطالعه بیشتر در مکانیک کوانتومی از یک سو و منطق ریاضی از سوی دیگر- واداشته‌است.

در سال ۱۹۳۵ آلن تورینگ به درس مبانی ریاضیات ماکس نیومن می‌رود که به منطق ریاضی می‌پردازد- شاخه‌ای که در این زمان به نسبت مهجور است و سرمایه‌گذاری زمانی روی آن- برای تورینگ نویدبخش آینده شغلی درخشانی نیست- اما تورینگ جوان به دنبال چیز دیگری است و اتفاقا منطق ریاضی در نهایت زیرساخت مهم‌ترین دستاوردهای او می‌شود. در این درس‌ها است که تورینگ با -قضیه‌های ناتمامی- گودل آشنا می‌شود. گودل -ریاضی‌دان اتریشی-مجار-امریکایی- این قضیه‌ها را در سال ۱۹۳۱ برای رد کردن طرح دیوید هیلبرت ارایه کرد.

هیلبرت در آغاز قرن بیستم شرط‌هایی را برای گزاره‌های ریاضی متناهی معتبر تعیین کرده ‌بود: خودسازگاری- تمامیت و تصمیم‌پذیری. گودل نشان داده‌بود که خودسازگاری و تمامیت به طور همزمان قابل دستیابی نیستند و اثبات او بر پایه این فرض بود که هر گزاره‌ای درباره اعداد را می‌توان با اعداد نمایش داد. در اینجا مجال کافی برای پرداختن به اندیشه‌ها و گزاره‌های گودل- راسل و هیلبرت نداریم و این اشاره بسیار کوچک برای بازگشتن به داستان تورینگ است- زیرا همین خط اندیشه‌ها بود که به یکی از مهم‌ترین آثار تورینگ انجامید. قضیه‌های گودل- مسیله تصمیم‌پذیری را بی‌پاسخ گذاشتند- یعنی این مسیله که آیا اساسا همیشه روشی وجود دارد که بتوان با آن اثبات‌پذیری یک گزاره را تحقیق کرد یا خیر. پاسخ دادن به این پرسش- نیازمند تعریفی دقیق از روش بود و بنابراین در مرز مشترک ریاضی و فلسفه قرار می‌گرفت.

آلن تورینگ به کار کردن روی این مسیله پرداخت و در پایان سال ۱۹۳۶- مقاله معروفش با عنوان -درباره اعداد رایانش‌پذیر- با کاربردی بر مسیله تصمیم‌پذیری- را منتشر کرد. این مقاله تورینگ- مانند بسیاری از آثار بعدی‌اش- اگرچه یکی از مهم‌ترین آثار ریاضی در قرن بیستم انگاشته می‌شود- زبان و روشی بسیار متفاوت از ادبیات ریاضی آن دوره دارد. همان گونه که عنوان مقاله می‌گوید- پاسخ مسیله تصمیم‌پذیری تنها یکی از کاربردهای این ایده تازه است: رایانش‌پذیر بودن -computability-. او پرسش هیلبرت را هم در همین چارچوب تازه بازگو می‌کند و به آن پاسخ می‌دهد. مقاله با این پرسش آغاز می‌شود که چگونه می‌توان رشته‌ای نامتناهی -مانند رقم‌های عدد پی- را در قالبی متناهی بیان کرد؟ چگونه می‌توان گفت روش مشخصی برای یافتن آن وجود دارد؟ برای پاسخ دادن به این پرسش- تورینگ -کامپیوتر- را به شکل یک ماشین تصویر می‌کند: ماشینی با تعداد حالت‌های مشخص -یعنی شماری معلوم از دستورالعمل‌ها- که با یک نوار کاغذی به عنوان حافظه کار می‌کند.
2 زندگی‎نامه آلن تورینگ- مردی که بسیار می‌دانست!

روی این نوار خانه‌هایی هست که بر هر کدام نمادی نوشته شده -بیش از دو نماد ۰ و ۱ لازم نیست- اما او از آغاز چنین محدودیتی را برنمی‌گزیند- و در هر زمان ماشین می‌تواند در حال خواندن یکی از این خانه‌ها باشد… آیا این مفهوم شما را به یاد چیزی نمی‌اندازد؟ امروز هنگامی که -درباره اعداد رایانش‌پذیر- با کاربردی بر مسیله تصمیم‌پذیری- را می‌خوانیم- چنین می‌نماید که نویسنده آن تصویر روشنی از معماری کامپیوتر مدرن در ذهن دارد و می‌خواهد آن را با مدل‌سازی ساده‌ای برای ما توضیح دهد و از این رو است که این مقاله تاریخی را -که تورینگ در ۲۳ سالگی نوشته‌است- به درستی آغازگر پیدایش کامپیوتر و علوم کامپیوتر امروزی می‌دانند. -کامپیوتر- در همان زمان نیز وجود داشت: -کامپیوتر- به کارکنانی گفته می‌شد که در شمار بالا در اتاق‌های محاسبه می‌نشستند- با ماشین حسابی در برابر هر یک و به طور پیوسته هر یک قسمتی از یک محاسبه عددی سنگین را انجام می‌دادند. -کامپیوتر- انسان بود.

آلن تورینگ به ماشین می‌اندیشید: ترکیبی از حافظه دیجیتالی -که تورینگ با نوار کاغذی ساده‌ترین مدل آن را شرح می‌دهد- و مجموعه متناهی دستورالعمل‌هایی برای پردازش آ‌نچه که از روی نوار کاغذی خوانده می‌شود- با قابلیت بازنویسی این حافظه کاغذی. تورینگ -ماشین- خود را ریاضی‌وار شرح می‌دهد: جامع و مانع- و سپس مانند یک ریاضی‌دان پیش می‌رود و از مجموعه‌ای که ساخته- استفاده می‌کند تا به مرحله بعدی برود. اما مرحله بعدی خود ریاضیات است: تورینگ استدلال می‌کند که با چنین ماشینی می‌توان هر گونه محاسبه ریاضی را انجام داد و برای این کار تنها به شماری متناهی از نمادها نیاز داریم که در ترکیب‌های مختلف می‌تواند شماری نامتناهی از نمادهای مرکب را بیافریند.

او این مجموعه گسسته نامتناهی را با حالت‌های ذهنی مختلف یک -کامپیوتر- انسانی مقایسه می‌کند و نتیجه می‌گیرد که می‌توان حالت‌های مختلف ذهنی را نیز برشمرد و در مجموعه‌ای گسسته -هرچند نامتناهی- قرار داد. سپس عمل‌های ریاضی را مورد بررسی قرار می‌دهد و نشان می‌دهد که می‌توان عملیات پیچیده را به عمل‌های کوچکتر شکست- تا جایی که هر عمل بنیادی شامل خواندن نمادی از روی حافظه کاغذی یا بازنویسی آن نماد یا رفتن به خانه‌ای دیگر باشد. او حتی به ترتیب خوانده شدن خانه‌ها و فاصله میان دو خانه که به طور متوالی خوانده می‌شوند- نیز می‌پردازد -مفهوم حافظه کاری کامپیوتر و cache پردازنده و دسترسی به حافظه-. حتی مفهوم نرم‌افزار نیز در این مقاله وجود دارد: -کامپیوتر- انسانی می‌تواند در حالت‌های ذهنی مختلف باشد و یک پله محاسباتی می‌تواند شامل تغییر حالت ذهنی -کامپیوتر- نیز باشد. از این جهت- مفهوم ماشین محاسبه‌گر تورینگ جلوتر از همتایانش در امریکا -مشهورتر از همه- جان فون نویمان- است که با مجموعه ثابتی از دستورالعمل‌ها کار می‌کنند.

آلن تورینگ
آلن تورینگ

پس از نشان دادن این که کارکرد -کامپیوتر- انسانی را می‌توان به مجموعه‌ای از پله‌های بسیار ساده- مشخص و متمایز تقسیم کرد- اکنون تورینگ به آسانی استدلال می‌کند که می‌توان ماشینی ساخت که همین کارها را انجام دهد. به یاد آوریم: رهیافت تورینگ- ساختن -ذهنی یا عملی- یک ماشین‌حساب پیچیده‌تر نیست- او می‌خواهد یک مغز مصنوعی بسازد- چیزی که بتواند بیاندیشد. تورینگ نخست نشان می‌دهد که کارکرد منطقی مغز انسان را می‌‌توان به شکل فرآیندی گسسته مدل کرد و سپس استدلال می‌کند که با دانستن فرآیند- می‌توان ماشینی ساخت که این فرآیند را به انجام رساند. باید توجه کنیم که تورینگ در این مرحله از زندگی‌ علمی‌اش و در این مقاله- به کارکردهایی از مغز نمی‌پردازد که ممکن است به شکل محاسبه ریاضی قابل مدل‌سازی نباشند. او هنوز تردید دارد که بتوان همه کارکردهای مغز -ازجمله چیزهایی مانند آفرینش هنری- را به شکل مکانیکی بیان کرد.

آلن تورینگ سپس از مفهوم این ماشین -که امروزه ماشین تورینگ خوانده می‌شود- و این که مجموعه عملکردهای پایه‌ای آن متناهی است- استفاده می‌کند تا ثابت کند که عددهایی -رایانش‌ناپذیر- وجود دارند: هر عدد رایانش‌پذیری را می‌توان با چنین ماشینی حساب کرد- هرچند شمار رقم‌های آن نامتناهی باشد.

پس مجموعه نامتناهی -اما قابل شمارشی- از این ماشین‌ها را می‌توان با مجموعه اعداد رایانش‌پذیر متناظر کرد. اکنون عددی را در نظر بگیرید که رقم nام آن با nامین رقم ماشین nام متفاوت باشد. چنین عددی با هر یک از عددهای رایانش‌پذیری که برشمردیم دست‌کم در یک رقم متفاوت است- بنابراین در مجموعه اعداد رایانش‌پذیر جای نمی‌گیرد- پس عددی رایانش‌‌ناپذیر است.

تورینگ با بهره‌گیری از این مفهوم نشان می‌دهد که اعداد رایانش‌ناپذیر وجود دارند- اما در ضمن به این مسیله می‌پردازد که چرا باید چنین عددهایی وجود داشته‌باشند؟ اگر رشته رقم‌های یک عدد متناهی است- چگونه می‌تواند حساب‌ناشدنی باشد؟ بررسی بیشتر نشان می‌دهد که مشکل در تصمیم‌ناپذیری خود فرآیند برگزیدن ماشین‌ها است: ماشینی وجود ندارد که با آن بتوان جدول عملکردهای پایه‌ای یک ماشین را بررسی کرد و از آن فهمید که آیا این ماشین می‌تواند رشته‌ای نامتناهی از اعداد را محاسبه کند یا نه. اگر چنین ماشینی وجود می‌داشت- می‌شد آن را برای بررسی خودش به کار گرفت- و این به تناقض می‌انجامد -این مسیله امروزه به نام مسیله ایستایی معروف است-. از این تناقض می‌توان استفاده کرد تا نشان داد که پاسخ مسیله تصمیم‌پذیری هیلبرت منفی است.

در همین زمان- نتیجه‌های این مقاله در اثر دیگری توسط آلونزو چرچ -منطق‌دان امریکایی در پرینستون- به دست می‌آید. روش چرچ به کلی متفاوت از روش تورینگ است- اما تا جایی که به اعداد حساب‌پذیر و پاسخ به پرسش تصمیم‌پذیری هیلبرت مربوط می‌شود- هر دو مقاله به نتیجه یکسانی می‌انجامند. اثر تورینگ با اعتراض چرچ رو‌به‌رو می‌شود و نیومن ناچار می‌شود برای انجمن ریاضی لندن توضیح دهد که اثر تورینگ به چه شکل متفاوت از کار چرچ و ایده‌ای تازه و مستقل است. ایده چرچ امروزه گاهی با عنوان فرضیه چرچ-تورینگ شناخته می‌شود- اما در‌واقع شیوه تورینگ از خارج از جهان رسمی ریاضی آغاز می‌شود و ایده ساز و کار فیزیکی محاسبه را وارد کار می‌کند و حیطه تازه حساب‌پذیری را در ریاضی می‌گشاید. همچنین شیوه توضیح دادن فرآیند محاسبه در ماشین تورینگ- ایده برنامه‌نویسی را که پیش‌تر از آن- از کار گودل برآمده‌است- به زبان دستورالعمل‌ها درمی‌آورد. تورینگ پس از آن دو سال در فاصله ۱۹۳۶ تا ۱۹۳۸ را در موسسه مطالعات پیشرفته پرینستون می‌گذراند. رفتن تورینگ به پرینستون با توصیه‌نامه شخصیت بزرگ دیگری در ریاضیات قرن بیستم بوده‌است: جان فون‌نویمان. در پرینستون- تورینگ زیر نظر آلونزو چرچ روی رساله دکترایش در زمینه منطق ترتیبی -ordinal logic- کار می‌کند و مقاله‌ای با عنوان Systems of logic based on ordinals می‌نگارد.

در این اثر- آلن تورینگ اندیشه پیشینش در مقاله -اعداد رایانش‌پذیر…- را دنبال می‌کند و می‌خواهد ببیند آیا می‌توان فعالیت‌هایی از مغز را که نتیجه پیمودن مسیر کاری مشخصی نیستند- نیز به شکل دستورهای رسمی بیان کرد یا نه. هدف او بررسی ساز و کار اندیشه‌های خلاقانه است و برای این کار از منطق ترتیبی بهره می‌گیرد که نظریه شیوه‌های مختلف چیدن شماری نامتناهی از چیزها است. گودل پیش‌تر نشان داده‌بود که وقتی درستی یک گزاره اثبات‌ناپذیر را درمی‌یابیم- نمی‌توان این کار را با دنبال کردن دستورهای مشخصی انجام داد. می‌توان برای هر گزاره‌ای از این نوع دستورهای مشخصی نوشت- اما همین مجموعه از دستورها به کار صحت‌سنجی یک گزاره اثبات‌ناپذیر دیگر نخواهندآمد- و این چرخه نامتناهی خواهدبود. آیا دستورهای سطح بالاتری وجود دارند که این فرآیند را توصیف کنند؟ این دستورها- همان منطق ترتیبی را شکل می‌دهند. اگرچه نتیجه‌هایی که تورینگ در این اثر به دست می‌آورد- بیشتر منفی هستند- اما شاخه تازه‌ای از منطق ریاضی را می‌گشایند. با این اثر- تورینگ در ماه ژوین ۱۹۳۸ درجه دکترای خود را از پرینستون دریافت می‌کند. این دوره دوساله در کارهای بعدی تورینگ از جهاتی دیگر نیز اثر مهمی دارد. از یک سو در این مدت فرصت می‌یابد برای نخستین‌بار روی طراحی یک ماشین حسابگر کار کند و از سوی دیگر به مطالعه رمزنگاری ‌بپردازد.

تورینگ و ویتگنشتاین

در سال ۱۹۳۸ و پس از پایان دوره دکتری- آلن تورینگ به کمبریج بازمی‌گردد. در آنجا ماشین محاسبه‌گر دیگری را طراحی می‌کند: دستگاهی مکانیکی برای تخمین زدن سری فوریه -Fourier- تابع زتای ریمان- دستگاهی برای آسان کردن مسیله کلاسیک یافتن صفرهای این تابع. در کمبریج- تورینگ همچنین در کلاس‌های لودویگ ویتگنشتاین در زمینه مبانی ریاضیات حاضر می‌شود که از نظر سبک- بیشتر به جلسه‌های بحث سقراط شبیه است. بحث‌های درون این کلاس‌ها توسط حاضران نگاشته و بعدها تدوین و منتشر گشته‌است و از جمله می‌توان بحث‌های مستقیم تورینگ و ویتگنشتاین را در آن میانه بازخواند که به اهمیت اصل‌گذاری کردن ریاضیات و مشکل‌هایی که در این فرآیند اتفاق می‌افتد- می‌پردازند.

آلن تورینگ مدافع فرمالیزم در ریاضیات است- اما استدلال ویتگنشتاین این است که ریاضیات حقایق تازه‌ای کشف نمی‌کند- بلکه آن‌ها را اختراع می‌کند. هرچند به جز مناظره‌های درون کلاس- سندی از داد و ستدهای فکری دیگر تورینگ و ویتگنشتاین باقی نمانده- اما به نظر می‌رسد ویتگنشتاین دست‌کم یک اثر بسیار مهم بر اندیشه تورینگ می‌نهد: یافتن حقایق از راه یافتن تناقض. همین ایده مبنای کار ماشین بمب می‌شود که تورینگ بعدها و در جریان جنگ دوم برای یافتن کلیدهای رمز انیگما -سیستم رمزنگاری آلمانی‌ها- به کار می‌برد.

 

آلن تورینگ
آلن تورینگ

رمزنگاری و بلچلی پارک

در همین زمان- از راه کانال‌های ارتباطی کمبریج- آلن تورینگ به مسیله رمزنگاری علاقه‌مند می‌شود. او پیش‌تر نیز در پرینستون به مطالعه در این زمینه پرداخته‌است. این که چگونه آدم کم‌حرفی مانند تورینگ به دستگاه رمزگشایی انگلیس راه می‌یابد- مانند یک معمای تاریخی است اما نتیجه‌های آن بسیار واضح و چشم‌گیر است. تورینگ از ۱۹۳۸ به طور نیمه‌وقت مشغول کار کردن روی پروژه سرّی رمزگشایی از ارتباط‌های انیگمای آلمانی‌ها می‌شود- اما از روز بعد از اعلام جنگ بریتانیا به آلمان -ورود بریتانیا به جنگ دوم– به صورت تمام‌وقت به کار کردن روی پروژه‌های رمزگشایی می‌پردازد و در دوران جنگ به یکی از تعیین‌کننده‌ترین شخصیت‌های نبرد تبدیل می‌شود. به طور خلاصه- او در این دوران سه دستاورد مهم دارد: نخست این که به بررسی کدهای انیگما می‌پردازد و آن‌ها را تحلیل کرده و سپس روشی برای رمزگشایی آن‌ها می‌یابد. خودش در این باره گفته‌است این مسیله را انتخاب کرده زیرا -هیچ کس دیگری به آن نمی‌پرداخت و می‌توانستم آن را به کل برای خودم داشته باشم.-. دوم این که ماشین Bombe را طراحی کرد که بخش مهمی از کار شکستن کد را به شکل مکانیکی انجام می‌داد. در طراحی این ماشین و البته در پرداختن به مسیله رمزگشایی کدهای انیگما- وی از کارهای همتایان لهستانی خود و به طور خاص- ماریان ریفسکی -Marian Rejewski- الهام گرفته‌است. دستاورد سوم وی در این دوره- پرداختن به یک نظریه برای اطلاعات و آمار است که رمزگشایی را رسما تبدیل به شاخه‌ای از دانش می‌کند.

کوشش‌های آلن تورینگ در دوران جنگ با دشواری‌هایی نیز همراه بود. اگرچه محیط بلچلی پارک -مقر اصلی پروژه رمزگشایی انگلیس در دوران جنگ دوم- از بسیاری از آداب و قانون‌های نظامی رها بود- اما کار کردن روی یک پروژه کاربردی با افراد دیگر- میزانی از حس همکاری و سازماندهی را می‌طلبید که با ذایقه تورینگ هماهنگ نبود.تورینگ بر‌اساس قانون خویش رفتار می‌کرد. مشهور است که لیوان چایش را برای آن که دزدیده نشود با زنجیر به لوله‌های رادیاتور بسته ‌بود. همچنین در ماه ژوین که تب یونجه آزارش می‌داد- در حالی سوار بر دوچرخه‌اش سر کار می‌رفت یا بازمی‌گشت که یک ماسک گاز جنگی بر صورت داشت تا او را از گرده‌های حساسیت‌زای گیاهان حفظ کند.

جالب‌تر آن ‌که زنجیر دوچرخه‌اش نیز مشکلی داشت که پس از مسافت معینی از جا درمی‌رفت- اما تورینگ به جای تعمیر کردن آن- شمار دورهایی که رکاب می‌زد را می‌شمرد و در آستانه در رفتن زنجیر از دوچرخه‌اش پیاده می‌شد تا آن را با دست جا بیاندازد! شاید چون تورینگ در همه دوره‌های دیگر زندگی علمی‌اش در دانشگاه یا محیط‌های پژوهشی دانشگاهی بوده‌است- دوران بلچلی‌پارک تنها دوره‌ای باشد که گزارش‌هایی از شخصیت -نامعمول- او را از زبان اطرافیانش می‌توان دریافت- کسانی که این‌گونه شخصیتی را عجیب می‌یافتند.

پرسش‌هایی که درباره راهبرد کاری و منابع مورد نیاز مطرح بود- وی را زیر فشار قرار می‌داد. اما از سوی دیگر کار کردن در این محیط در دوران جنگ به وی فرصت داد تجربه‌ای عملی با فناوری روز در بالاترین سطح آن پیدا کند. بدون این تجربه- به احتمال بسیار تورینگ به ساختن عملی کامپیوتر دیجیتال راه نمی‌برد. با بهره‌گیری از همین تجربه بود که در سال ۱۹۴۴ با دستیاری یک مهندس توانست یک دستگاه رمز‌نگاری گفتاری -با نام دلیله- بسازد- که مقدمه‌ای بود برای مهارت آموختن در الکترونیک- تا بتواند ماشین حسابگر خود را در سال ۱۹۴۵ بسازد.دوران بلچلی‌پارک برای تورینگ اتفاق‌های دیگری نیز در بر دارد: او رابطه دوستانه‌ای با همکاری به نام جوآن کلارک پیدا می‌کند و در سال ۱۹۴۱ از او تقاضای ازدواج می‌کند- که جوآن می‌پذیرد. اما خود تورینگ است که درمی‌یابد با ویژگی‌های شخصی خود نمی‌تواند وارد چنین رابطه‌ای شود و نامزدی آن دو دیری نمی‌پاید- اگرچه رابطه دوستانه‌شان را تا سال‌های بعد از جنگ حفظ می‌کنند.

همچنین در این دوره- آلن تورینگ که همیشه دونده خوبی بوده- برای ماراتن آموزش می‌بیند و در این رشته تا نزدیک به سطح قهرمانی پیشرفت می‌کند. گاهی که برای جلسه‌های رسمی باید از بلچلی‌پارک به لندن می‌رفت- این فاصله ۶۴ کیلومتری را می‌دوید. تورینگ در پایان سال ۱۹۴۲ به امریکا سفر می‌کند تا به نیروی دریایی امریکا برای رمزگشایی از انیگما و ساختن ماشین‌های بمب و همچنین به آزمایشگاه بل برای ساختن دستگاه مخابره امن -رمزنگاری شده- گفتار- کمک ‌کند. این دیدار او از امریکا کوتاه است و در ماه مارس سال ۱۹۴۳ به انگلیس بازمی‌گردد.با پایان جنگ- تورینگ فرصت آن را می‌یابد که به دنیای ماشین‌های اندیشمند خود بازگردد.

آزمایشگاه ملی فیزیک

آلن تورینگ از سال ۱۹۴۵ تا ۱۹۴۷ در آزمایشگاه ملی فیزیک مشغول به کار می‌شود و به طراحی ACE -موتور رایانش خودکار- می‌پردازد. تجربه‌های فنی مختلف در دوران جنگ و موفقیت در ساختن ماشین بمب برای شکستن رمزهای انیگما- اعتقاد او به ماشین را محکم‌تر کرده ‌است. از یک سو مشاهده سرعت مگاهرتزی قطعه‌های الکترونیکی در ماشین‌های ارتباط صوتی امن- او را بر آن داشت که الکترونیک راه ساختن -مغز مکانیکی- است و از سوی دیگر اعتقاد پیش از جنگ او به غیرمکانیکی بودن برخی فعالیت‌های مغز -مانند اندیشه خلاق- ظاهرا از میان رفته و اکنون او به دنبال ساختن ماشین جهانی است- یعنی -همان گونه که خود شرح داده- ماشینی که معماری آن اساسا در مقاله رایانش‌پذیری توضیح داده ‌شده و می‌تواند کارکرد هر ماشین دیگری را شبیه‌سازی کند.

طرح ACE که تورینگ در سال ۱۹۴۶ ارایه می‌کند- شباهت‌های بسیاری به طرح EDVAC دارد که سال پیش از آن در امریکا از سوی فون‌نویمان ارایه شده است- اما طراحی قطعه‌هایACE کار خود تورینگ است و دو تفاوت عمده نیز با EDVAC دارد: نخست این که ACE از ایده ماشین جهانی تورینگ آمده و عملیات ریاضی تنها یکی از کاربردهای آن است. تفاوت دوم -و کاربردی‌تر- در آن است که تورینگ برای ACE یک نظریه برنامه‌نویسی نیز تدوین کرده ‌است- که در آن هم دستور‌های محاسباتی و هم داده‌ها می‌توانند تغییر کنند.

در نوشته‌های تورینگ در این دوره می‌توان کم‌کم رگه‌های یک نظریه هوش مصنوعی را دید: تورینگ این پرسش را مطرح کرد که آیا می‌توان ماشینی ساخت که به خوبی شطرنج بازی کند؟ سپس استدلال می‌کند که چنین طرحی ممکن است- به شرط آن که گاهی امکان خطا را نیز برای ماشین در نظر بگیریم و بپذیریم.

طرح آلن تورینگ برای ACE -که ماشینی با ۳۲kb حافظه است- در آزمایشگاه‌های فیزیک ملی مدت زیادی معطل می‌ماند و اراده‌ای از سوی آن نهاد برای عملی ساختن فوری آن دیده نمی‌شود. تورینگ دلیلی برای صبر کردن نمی‌بیند و برای یک سال فرصت مطالعاتی به کمبریج بازمی‌گردد.در این یک سال- در کنار ادامه آموزش برای دویدن ماراتن -که او را به استانداردهای المپیک نزدیک می‌کند– تورینگ گزارشی درباره -نشانه‌های- هوش مکانیکی برای آزمایشگاه فیزیک ملی می‌نویسد.

در این زمان او در کمبریج با زیست‌شناسی پس از جنگ نیز آشنا می‌شود و ایده‌هایش درباره هوش مصنوعی از جهتی دیگر گسترش می‌یابد: با افزایش پیچیدگی یک ماشین- نقطه‌ای می‌رسد که می‌توان از رفتار آن تعبیر به هوش کرد. او برای نشان دادن مسیری که به این نقطه می‌انجامد- به قلمرو رفتارشناسی و نیز آموزش وارد می‌شود: به جای شبیه‌سازی ذهن یک انسان بزرگسال- می‌توان ذهن یک کودک را شبیه‌سازی کرد و آن را آموزش داد -ایده‌ای که امروزه در نظریه شبکه‌های عصبی می‌توان همانندش را یافت-. او سپس به بررسی روند آموزش می‌پردازد و آن را به مجموعه‌ای از تشویق‌ها -برای تثبیت یک رفتار- و تنبیه‌ها -برای تغییر آن- تقسیم می‌کند و روی آن‌ها بحث می‌کند. این گزارش تورینگ برای آزمایشگاه فیزیک ملی در سال ۱۹۴۸ ارایه می‌شود و هیچ واکنش خاصی را برنمی‌انگیزد -این گزارش تا سال ۱۹۶۸ منتشر نشد-. تورینگ در این زمان از این نهاد جدا می‌شود.

دانشگاه منچستر

ماکس نیومن- همان استاد منطق در کمبریج که راه آلن تورینگ را به این حیطه گشود- اکنون استاد ریاضی محض در دانشگاه منچستر است. یک مهندس الکترونیک به نام اف.‌سی‌.‌ویلیامز و گروهش- طرح ساخت کامپیوتر الکترونیکی را از نیومن برگرفته و آن را در منچستر ساخته‌اند. نیومن شغل دانشگاهی ثابتی در این دانشگاه به تورینگ پیشنهاد می‌کند تا به طور خاص روی این کامپیوتر کار کند. تورینگ در سال ۱۹۴۸ این شغل را می‌پذیرد و به منچستر می‌رود. مطبوعات از کامپیوتر منچستر با نام -مغز- یاد می‌کنند و تورینگ نیز هیچ اعتراضی به این عنوان ندارد. اما مایکل پولانی -Michael Polanyi- که شیمیدان و متخصص فلسفه مسیحی دانش است و نیز یک جراح مغز در منچستر به نام جفرسون- به این عنوان اعتراض دارند. به احتمال- پولانی به تورینگ پیشنهاد کرده‌است که دیدگاه‌هایش در این زمینه را منتشر کند- کاری که تورینگ در سال ۱۹۵۰ با انتشار مقاله -سازو کار رایانش و هوشمندی- -Computing Machinary and Intelligance- انجام می‌دهد.

این مقاله اکنون برای بازی تقلید یا شبیه‌سازی -imitation game- مشهور است که بیشتر با عنوان آزمون تورینگ شناخته می‌شود. اما استوارترین بخش آن- تشریح ماشینی با وضعیت‌های گسسته است- که همان ماشین تورینگ سال ۱۹۳۶ است- اما با توضیح روشن‌تری از چگونگی ساختار فیزیکی آن. سپس کامپیوترهای دیجیتال به عنوان نمونه‌ای از چنین ماشین‌هایی معرفی می‌شوند: -ویژگی خاص کامپیوترهای دیجیتال- در این که می‌توانند هر ماشین دیگری با حالت‌های گسسته را شبیه‌سازی کنند- آن‌ها را در رده ماشین‌های عمومی قرار می‌دهد.-تورینگ در این مقاله و در این سال‌ها بر این باور است که مغز انسان را نیز باید یک ماشین از همین نوع -ماشینی با حالت‌های گسسته- دانست. ادعای او این است که ویژگی‌هایی از مغز که به اندیشیدن یا هوش مربوط هستند- همگی در رده ماشینی با حالت‌های گسسته هستند. -حالت‌های گسسته- به این مفهوم است که هر حالت ترکیبی از آرایش‌هایی است که به شکل گسسته از آرایش‌های دیگر قابل تمایز هستند- مانند حالت‌های روشن و خاموش یک لامپ.- سپس به همان ادعای ریاضی پیشین تورینگ بازمی‌گردیم: کارکرد یک ماشین با حالت‌های گسسته- رایانش‌پذیر است. به این ترتیب- تورینگ همه کارکرد مغز -از جمله آفرینش هنری و چیزهایی مانند آن- را رایانش‌پذیر می‌داند. همچنین چنین ماشینی قابلیت یادگیری دارد. اما یادگیری به معنای تغییر‌دادن دستورالعمل‌های ماشین است.

چگونه ماشینی با مجموعه‌ای متناهی از دستورها -برنامه‌ها- می‌تواند چنین قابلیتی داشته‌باشد؟ تورینگ مجموعه دستورالعمل‌های ثابت را به قانون اساسی تشبیه می‌کند- که مجموعه‌ای کوچک‌تر و بنیادی‌تر است و سپس دستورهای سطح بالاتر می‌توانند تغییر کنند. در ادامه مقاله -سازوکار رایانش وهوشمندی– تورینگ ساز‌و‌کار این ماشین جهانی را از بیرون به آزمون می‌گذارد -آزمون تورینگ-. این آزمون ساختار یک بازی را دارد. به طور خلاصه- در یک سوی بازی یک زن یا مرد در اتاقی نشسته‌است که ممکن است این شخص جای خود را به ماشین بدهد. در اتاقی دیگر- شخص دیگری هست که از فرد نخست -انسان یا ماشین- مجموعه‌ای از پرسش‌ها را از راه ارتباط متنی می‌پرسد. پرسش این است که آیا می‌توان ماشینی ساخت که در این بازی از انسان قابل تشخیص نباشد- یعنی فرد دوم نتواند پاسخ‌های ماشین را از پاسخ‌های انسانی تشخیص دهد؟ تورینگ با این بازی می‌خواهد بگوید که شبیه‌سازی موفقیت‌آمیز هوش- خود هوش است. تورینگ در ادامه خود را در جایگاه متهم می‌گذارد و مجموعه‌ای از پرسش‌ها درباره ماهیت این هوش ماشینی را از خود می‌پرسد -مانند ارتباط هوش با روح- مسیله هوشیاری و پرسش‌هایی از این دست-. او به برخی از این پرسش‌ها پاسخ می‌دهد- و برخی را اساسا بی‌پاسخ می‌گذارد- شاید چون آن‌ها را پرسش‌هایی معتبر نمی‌داند! اطمینان تورینگ از هوش مصنوعی که از پیچیدگی ساختار ماشین برمی‌آید را شاید روشن‌تر از همه بتوان در این جمله‌ها از وی دید:

-این دیدگاه که ماشین‌ها نمی‌توانند شگفتی‌ساز شوند- به نظر من ناشی از مغالطه‌ای است که فیلسوفان و ریاضی‌دانان به طور ویژه در معرض آن هستند: این فرض که به محض ارایه شدن یک واقعیت -fact- به ذهن- همه پیامدهای آن واقعیت بلافاصله همراه با آن به ذهن می‌رسند- در بسیاری از شرایط- فرضی سودمند است- اما به آسانی می‌توان فراموش کرد که نادرست است. یک پیامد طبیعی این فرض آن است که در پی آن فرض می‌کنیم هیچ سودی در پژوهیدن پیامدهای قانون‌های کلی نیست.- اما مسیله عددهای رایانش‌ناپذیر و رابطه آن با ذهن نیز باید مورد بحث قرار گیرد.

مدلی از ماشین Bombe

تورینگ از این مسیله غافل نیست که سیستم عصبی انسان سیستمی با حالت‌های پیوسته است -و از این رو حالت‌هایی متناظر با عددهای رایانش‌ناپذیر دارد-. او نشان می‌دهد که کارکرد هر ماشینی با حالت‌های پیوسته را نیز می‌توان با ماشینی با حالت‌های گسسته شبیه‌سازی کرد. اما ساختار فیزیکی ماشین اکنون نقش مهم‌تری پیدا می‌کند. آیا ویژگی‌های جهان فیزیکی -از جمله خاصیت کوانتوم مکانیکی آن و قانون‌های دیگری که هنوز نمی‌دانیم- یک‌سره رایانش‌پذیر است؟ اگر نه- کارکرد مغز نیز به عنوان جسمی مادی رایانش‌پذیر نیست. اما دیدگاه تورینگ آن است که وقتی ماشین جهانی را ساخته‌ایم- ویژگی‌های فیزیکی جهان چندان مهم نخواهندبود- چرا که این ماشین همه‌گیری ریاضیاتی دارد.

این بحث را در این‌جا بیش از این پی نمی‌گیریم- اما فقط باید اشاره کنیم که ادامه -یا شاید تکامل- ایده‌های تورینگ در این زمینه‌ها را می‌توان در اندیشه‌های ریاضی‌دان معاصر- راجر پنروز- پی گرفت. از ماه جولای سال ۱۹۵۱- تورینگ توانست از کامپیوتر سودمندتری در دانشگاه منچستر استفاده کند و گروه او مقاله‌هایی در زمینه -کاربرد کامپیوترهای دیجیتال در بازی‌ها- را در سال ۱۹۵۳ منتشر کرد که در زمینه هوش ماشینی- پیشرو است. البته این مجموعه مقاله‌ها- اثری بر پژوهش‌های مستقل و تازه نیوول- سایمون- مینسکی و مک‌کارتی در امریکا نگذاشته‌است.

بازگشت به علایق کودکی

آلن تورینگ که از کودکی به شیمی و زیست‌شناسی علاقه داشته و در این رشته‌ها آزمایش‌های مستقلی انجام می‌داده‌است- از سال ۱۹۵۰ به بعد دوباره به زیست‌شناسی باز می‌گردد و کارهای مهمی در زیست‌شناسی ریاضیاتی انجام می‌دهد. او شکل ساده شده یک مسیله رشد در زیست شناسی را برمی‌گیرد و آن را با معادل‌های دیفرانسیل غیرخطی توصیف می‌کند. تورینگ نشان می‌دهد که چگونه شکست تقارن به دنبال ناپایداری شیمیایی می‌تواند به ناهمگنی داینامیکی بیانجامد که از شرایط اولیه همگن آغاز شده‌است. همچنین روی علت پیدایش الگوهای فیبوناچی در گیاهان کار می‌کند و هرچند نمی‌تواند این مسیله را حل کند- اما پژوهش او در این زمینه و با بهره‌گیری از کامپیوتر- یکی از نخستین نمونه‌های کاربرد محاسبات عددی در زیست‌شناسی است.

مرگ

در سال ۱۹۵۲ به صورت اتفاقی همجنس‌گرایی وی کشف شد. در آن سال‌ها همجنس‌گرایی در بریتانیا جرم و بیماری روانی شناخته می‌شد. در دادگاه طبق قانون مخیر شد بین زندان و اختگی شیمیایی یکی را انتخاب کند- که وی دومی را انتخاب کرد. به دنبال این حادثه تمام تضمین‌های حفاظتی که وی داشت لغو شد و از ادامه کار وی بر روی پروژه‌های رمزنگاری ممانعت به عمل آمد. تزریق مواد شیمیایی برای یک سال ادامه یافت و عوارض جنبی بسیاری از جمله رویش پستان‌ها برجای گذاشت. گفته می‌شود که این دوره درمانی- در ابتلای آلن تورینگ به افسردگی شدید نیز موثر بود و همین مشکل روانی بود که سرانجام به خودکشی او در ژوین سال ۱۹۵۴ منجر شد.
در ۸ ژوین ۱۹۵۴ کارگر خانه جسد او را پیدا کرد- روز قبل او در اثر سم سیانید جان سپرده بود- ظاهرا بخاطر سیب نیم خورده سیانیدی که در کنار تختش بود. بسیاری بر این باورند که مرگ او عمدی بوده- اما مادر او اعتقاد داشت که مرگ او حادثه‌ای بوده که به دلیل بی‌دقتیش در نگهداری از مواد شیمیایی رخ داده ست. کالبدشکافی علت مرگ را مسمومیت با سیانور یافت و پلیس مرگ را خودکشی اعلام کرد.

عذرخواهی دولت انگلستان و عفو ۶۰ سال پس از مرگ

در سال ۲۰۰۹- گردآوری امضا برای درخواست بخشودگی آلن تورینگ که در سال ۱۹۵۲ به جرم همجنس‌گرایی محکوم شده بود در بریتانیا آغاز شد. گوردون براون- نخست‌وزیر وقت- از سوی دولت- از نحوه برخورد با تورینگ ابراز تاسف کرد اما گردآورندگان امضا- بر عفو رسمی او اصرار ورزیدند و طی چند سال بعد- توانستند چند هزار امضا در حمایت از خواست خود جمع کنند. در تابستان سال ۲۰۱۲- طرح عفو آلن تورینگ در مجلس اعیان به جریان افتاد و هم‌زمان- شماری از شخصیت‌های علمی بریتانیا- در نامه‌ای به دیوید کامرون- نخست‌وزیر- خواستار حمایت دولت از این طرح شدند.
این طرح در ماه اکتبر سال ۲۰۱۳ در مجلس اعیان تصویب شد و پس از تصویب در مجلس عوام- روز ۲۴ دسامبر ۲۰۱۳ با عنوان مصوبه برخورداری آلن تورینگ از عفو سلطنتی- توشیح و با امضای ملکه بریتانیا به قانون تبدیل شد.

جایزه تورینگ

جایزه تورینگ به افتخار او نام‌گذاری شده است. جایزه تورینگ معتبرترین جایزه در علم رایانه است که هر سال از سوی -انجمن ماشین‌های حسابگر- -ACM- اعطا می‌شود.

فرهنگ عامه
سینما

فیلم بازی تقلید -۲۰۱۴- به کارگردانی مورتن تیلدام و بازی بندیکت کامبربچ در نقش تورینگ و کیرا نایتلی در نقش جوآن کلارک -همکار و نامزد سابق تورینگ- در مورد چگونگی شکستن رمز ماشین انیگما در بلچلی پارک است.

 

آلن تورینگ
فیلم بازی تقلید

کتاب

کتاب -آلن تورینگ: انیگما- -۱۹۹۲- نوشته ادرو هودگز به زندگی تورینگ می‌پردازد.

 

منبع :

آی هوش

بیتوته

ویکی پدیا

مطلب پیشنهادی

میرفندرسکی

میرفندرسکی – Mir Fendereski

میرفندرسکی با نام اصلی مولانا ابوالقاسم بن ابوطالب میرحسینی فندرسکی حکیم و دانشمند دوره صفوی …

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

هجده − 8 =