آلن ماتیسون تورینگ یا به اختصار (آلن تورینگ) ریاضیدان ، دانشمند کامپیوتر ، فیلسوف و رمزنگار انگلیسی بود. آلن تورینگ به عنوان پدر علم کامپیوتر نیز شناخته می‌شود که پایه گذار علم هوش مصنوعی نیز بوده است. در واقع علم امروزی هوش مصنوعی را به /الن تورینگ مدیون هستیم.
تورینگ به علت فعالیت های تحقیقاتی که در جنگ جهانی دوم انجام داده به عنوان پدر علوم کامپیوتر و هوش مصنوعی معروف است. محبوبیت و خدمات آلن تورینگ به قدری در علم کامپیوتر موثرند بودند که مهم‌ترین جایزه علمی کامپیوتر به افتخار آلن تورینگ جایزه تورینگ نام گرفت.
اگرچه آلن تورینگ زندگی کوتاهی داشت اما در زندگی کوتاه خود ماجراجویی های زیبایی انجام داد که نتیجه ذهن منحصر به فرد و زیبای او بود، البته که تا کنون دلیل اصلی مرگ مشکوک آلن تورینگ نامشخص است.
تورینگ با کمک ماشین تورینگ، فرمول بندی مفیدی برای الگوریتم ها ایجاد کرد. در اصل الگوریتم های یادگیری ماشین و یادگیری عمیق فعلی حاصل تلاش های سخت چندین دانشمند از جمله آلن تورینگ هست.
او در خلال جنگ جهانی دوم نقش مهمی در شکستن رمز های پیام های ارتش نازی داشت. او در یک مرکز رمزنگاری تعلیم دیده و در پروژه‌ای برای رمزگشایی ارتباط نیروهای دریایی نازی‌ها نقش مدیر را برعهده داشت. هدف اصلی این تیم ، رمزگشایی پیام‌های ماشین معروف آلمانی‌ها با نام انیگما بود.
روش‌هایی که تورینگ و تیمش در این پروژه ابداع کردند موجب موفقیت‌های زیادی برای ارتش متفقین در جنگ جهانی دوم شد.
چرا خواندن زندگی نامه آلن تورینگ مهم است؟
زندگی نامه آلن تورینگ نمونه‌ای از نبرد میان عقاید جامعه و تلاش برای پیشرفت علمی است. تورینگ، در دوره زمانی بسیار سختی که جنگ جهانی دوم بر اروپا تحمیل شده بود، به‌رغم مخالفت و تعرضات جامعه درباره شخصیت و شیوه زندگی اش توانست با تلاش و خلاقیت خود به یکی از بزرگترین پژوهشگران کامپیوتر تبدیل شود.
دستاوردهای تورینگ، به ما نشان می‌دهد که با استفاده از تلاش و خلاقیت میتوان از حوزه‌های تحقیقاتی کوچک بزرگترین دستاوردها را کسب کرد. پس دانستن زندگی نامه آلن تورینگ می‌تواند یک الگو برای زندگی ما نیز باشد.
زندگی نامه تورینگ تأکید بر اهمیت کار تیمی و همکاری در رشد و پیشرفت علمی دارد. تورینگ در جنگ جهانی دوم در تیمی از محققان و متخصصان کار کرده بود که با تلاش و همکاری، موفق به کشف و رمزگشایی کدهایی شده توسط نازی‌ها شدند.
تلاش های آلن تورینگ موجب شکست ارتش نازی شد و این به خودی خود نیز افتخار بزرگی است.
کودکی آلن تورینگ
آلن ماتیسون تورینگ در بیست و سوم جولای ۱۹۱۲ در لندن و در انگلستان به دنیا آمد. او دومین فرزند «ژولیوس ماتیسون» و «اتل تورینگ» بود که از خانواده های معروف و سرشناس انگلیس بودند.
پدر آلن تورینگ از کارکنان دولتی بریتانیا بود که در جنوب هند مشغول به کار بود و همانجا با اتل آشنا شد. تا پیش از درخشش آلن شهرت خاندان تورینگ بیشتر مدیون مهارت آنها در ماهیگیری بود. از سوی دیگر اقوام مادرش در علم و دانش دستی بر آتش داشتند و مشهورترین آنها «جورج جانستون» است که به ارتباط بین اتم با واحدهای باردار الکتریکی (الکترون) پی برد.
پیش از تولد آلن تورینگ ، پدر و مادرش در هند زندگی می‌کردند و چون می‌خواستند آلن در انگلستان بزرگ شود به لندن بازگشتند. اینگونه بود که در 23 ژوئن 1912 آلن در لندن به دنیا آمد.به دلیل سفرهای پی در پی پدر و مادرش به هند او و برادرش نزد یکی از دوستانشان در انگلیس بزرگ شدند.
این دوست انگلیسیشان یک خانواده بازنشسته نظامی بودند و همین امر موجب شد تا آلن و برادرس در مدارس مختلفی تحصیل کنند.
از همان کودکی نبوغ در آلن تورینگ هویدا بود. پدر و مادرش او را در 6 سالگی در مدرسه سینت مایکل ثبت نام کردند و معلمانش متوجه هوش او شدند. در 14 سالگی به مدرسه شربورن در دورست رفت .
تمایل تورینگ به ریاضیات برایش احترامی نزد معلمان شربورن نداشت چرا که آنها به مسائل و مباحث کلاسیک اهمیت می‌دادند. مدیر مدرسه به والدینش نامه داد و گفت:” آلن با ماندن در مدرسه دولتی فردی تحصیل کرده می شود اما اگر به دنبال دانشمند شدن است، وقتش را اینجا تلف می‌کند”.
دلیل اینکه آلن و برادرش دائما در حال تعویض مدرسه بودند، عدم اهمیت داد مدارس و افراد به نوآوری و نبوغ آلن تورینگ بود.
آلن تورینگ به قدری نبوغ بالایی داشت و به تحصیل علاقه مند بود که در روز اول مدرسه برای حرکت اعتراضی خود مجبور شد 97 کیلومتر را با دوچرخه خود رکاب بزند و شب را در مهمان خانه ای سپری کند.
با این حال تواناییش را در زمینه مورد علاقه اش نشان داد .در 16 سالگی تورینگ با آلبرت انیشتین آشنا شد و نظریات او را بررسی میکرد.
او دوستی عمیقی با کریستوفر مورکوم داشت و عده ای معتقدند که بعد از مرگ دوستش اعتقادات خود را از دست داد.
تحصیلات دوران ابتدایی آلن تورینگ
پدر و مادر آلن علاقه ای به ادامه تحصیل فرزندانشان در هند نداشتند و از اینرو همانطور که گفته شد مسئولیت نگهداری از آنها را به یک زوج بازنشسته نظامی در انگلیس سپردند. آلن و برادرش ناچار بودند در مدارس مختلفی تحصیل کنند که اغلب احترام چندانی برای نوآوری قائل نبوده و روی آموزش ادبیات و مسائل مذهبی تاکید می کردند.
با این حال استعداد ناب آلن تورینگ در ریاضی و شیمی نهفته بود و به موارد دیگر تمایل چندانی نشان نمی داد، تا جایی که مدیر مدرسه معروف «شربورن» با ارسال نامه ای به ژولیوس این مسئله را به روشنی بیان می کند:
“”آلن با ماندن در مدرسه دولتی فردی تحصیل کرده می شود اما اگر به دنبال دانشمند شدن است، وقتش را اینجا تلف می‌کند””
علاوه بر این معلمانش در پی مایوس کردن او بودند و به او گفته بودند که با این ایده های مبهم راه به جایی نخواهد برد.
با وجود تمامی این موارد و موانع در مسیر، او علاقه خود به ریاضیات را از دست ندارد و در سال ۱۹۲۷ و حتی بدون داشتن مطالعه در زمینه روش های مقدماتی محاسباتی، مسائل پیچیده را حل می کرد.
او حتی بررسی های دقیقی را روی مطالعات انیشتین در رابطه با نظریه نسبیت صورت داد اما مسئولان دبیرستان به خاطر ترس از تمسخر توسط دیگر موسسات علمی، اجازه استفاده از نام این مرکز را در مطالعات به او نمی دادند.آلن تورینگاو در این دوران با فرد دیگری به نام «کریستوفر مورکوم» آشنا شد که او هم علاقه زیادی به ریاضیات داشت.
اما متاسفانه پس از مدتی “کریستوفر مورکوم” بعد بر اثر مصرف شیر آلوده و ابتلا به سل گاوی درگذشت. از دست دادن مورکوم روی عقاید مذهبی آلن تاثیر ناخوشایندی برجای گذاشت و وی را به «ماتریالیسم» و «آتئیسم» متمایل کرد.
محتوای نامه هایی که او به مادر مورکوم می نوشت حاکی از مواجه او با این پرسش است که چگونه تفکرات بشری در قالب ماده جای می گیرد؟ اینجاست که مهم‌ترین سوال زندگی آلن تورینگ در ذهن او شکل می گیرد: آیا می توان ماشینی ساخت که بیندیشد؟
تحصیلات دانشگاهی آلن تورینگ
تورینگ پس از اتمام دبیرستان در سال 1931 وارد دانشگاه کینگز کالج کمبریج ( King’s college ) شد که علی رغم تفکر آزادتر مرز مشخصی را میان ریاضیات کاربردی و محض ترسیم کرده بود، خط قرمزی که آلن هرگز زیر بار آن نرفت. در آخر آلن تورینگ توانست در مقطع کارشناسی با بالاترین درجه فارغ التحضیل شود.
همچنین آلن در سال 1935 و در حالی که تنها 22 سال سن داشت در پایان نامه خود به دلیل اثبات قضیه حد مرکزی، کاندید عضویت در هئات تحقیقاتی دانشکده و یکی از اعضای دانشکده شد دانشگاه خود شد.
البته مسئولین دانشگاه نمیدانستند که تئوری حد مرکزی را 13 سال قبل از آلن تورینگ، (والدمارلیندبرگ) اثبات کرده بود.
آلن در زندگی غیرکاری شخصیتی نسبتا مضطرب داشت اما در بحث و جدل های علمی بسیار جسور و بی پروا صحبت میکرد. او بین سال های ۱۹۳۱ تا ۱۹۳۴ در این مرکز مشغول به تحصیل بود و دستاوردهای برجسته اش توانست برایش مدال افتخار درجه یک ریاضیات را به ارمغان آورد.
یک سال بعد آلن تورینگ مقاله ای با عنوان (درباره اعداد شمارش پذیر) یا (اعداد قابل محاسبه)، اصول ماشینی عمومی را توضیح داد که از قابلیت محاسبه بسیار گسترده ای برخوردار بود و می‌توانست مسئله تصمیم گیری کاربرد داشته باشد. این ابزار که آلن معرفی کرد، بعدها به نام ماشین تورینگ معروف شد، مفهوم پایه کامپیوترهای امروزی نیز از این ابزار ایده می‌گیرد
ماشینی که آلن در نظر داشت، براساس نواری به اسم حافظه و با تعداد حالت های مشخصی کار میکرد، ماشینی که آلن معرفی کرد شباهت بسیار زیادی با کامپیوتر های امروزی دارد به گونه ای که نمی‌توان این شباهت را انکار کرد.
دو سال بعد، آلن تورینگ به مطالعه ریاضیات و علوم مربوط به رمزشناسی در مرکز مطالعاتی “مرکز مطالعاتی پیشرفته پرینستون” پرداخت و مطالعات آلن باعث شد تا مدرک Ph.D خود را از دانشگاه پرینستون دریافت کند و پس از دریافت مدرک خود مجدد به دانشگاه کمبریج بارگدد و در سازمان رمزشکنی انگلستان مشغول به کار شود.
لازم به ذکر است قبل از ابزگشت مجدد تورینگ به انگلستان، جان فون نویما از او خواست تا در آمریکا بماند و به انگلستان باز نگردد تا بتوانند با هم همکاری داشته باشند اما تصمیم تورینگ برای برگشتن به انگلستان قطعی بود.
آلن تورینگ و حوزه رمزنگاری
در طول جنگ جهانی دوم آلن تورینگ یکی از بهترین و موثرترین کارشناسان رمزگشایی بریتانیا بود که در شکستن رمزهای آلمانی و ارت نازی تبحر داشت. در طول جنگ جهانی دوم، آلن تورینگ در بلچلی پارک در حوزه رمزنگاری و شکستن رمز مشغول به فعالیت بود.
آلن تورینگ از سال 1938 بصورت پاره وقت در سازمان رمزنگاری بریتانیا مشغول به کار بود. تمرکز و فعالیت های اصلی تورینگ و تیم او رمزنگاری و شکستن رمز های دستگاه، انیگما بود. در این زمان بود که او با همکاری کارشناسان دیگر موفق به شکستن رمز «انیگما» شد که توسط ارتش نازی و به منظور ارسال پیام های رمزنگاری شده طراحی شده بود.
دستگاه انیگما از متعلقات دولت آلمان و ارتش نازی بود که دانشمندی به نام آرتور شرییوس آنرا اختراع کرده بود. آلمان ها به انیگما افتخار می‌کردند زیرا تصور می‌کردند رمز های انیگما قابل شکستن و رمز شکنی نیستند.
آلن تورینگ، رمزنگاری دستگاه را به همراه همکار ارشدش در مرکز به نام “دیلی ناکس” کشف کرد.
وی در دسامبر سال ۱۹۴۰، سیستم نشانگر انیگمای نیروی دریایی را توانست کف کند که از نظر ریاضیات بسیار پیچیده‌تر از انیگمای سایر نیروهای ارتش آلمان بود. فعالیت او در این مرکز مستلزم همکاری با نیروهای دیگر بود. اما آلن تورینگ روحیات خاص خود را داشت و حتی مشهور است که پدر علم کامپیوتر امروزی، برای اینکه لیوانش دزدیده نشود، آن را به میله ای زنجیر کرده بود.
روش رمزگشایی آلن تورینگ و همکارانش استفاده از روش CRIB بود. بعد از اینکه انگلستان نیز علیه ارتش آلمان اعلام جنگ کرد، بلچی پارک به عنوان یک مرکز جنگی گزارش شد.
رمزگشایی آلن تورینگ برای مرکز ارتباطات دولتی انگلستان به قدری با اهمیت بود که این موسسه تا آپریل سال 2012 آنرا به آرشیو ملی بریتانیا تحویل نداد و از تحویل این دستگاه خودداری کرد.
در سال 1940 آلن تورینگ به لندن نقل مکان کرد و مرکز (لابراتور ملی فیزیک) به کار مشغول شد. از سری دستاورد های برجسته آلن تورینگ در این دوره از زندگی او، می‌توانیم به سرپرستی پروژه (موتور محاسباتی خودکار) و طرح اولیه کامپیوتر هایی اشاره کرد که دستورالعمل ها و برنامه ها را در حافظه اکترونیکی خود ذخیره می‌کردند.
مدل اولیه آلن تورینگ تا سالهای سال توسط شرکت های برجسته فناوری دنیا مورد استفاده قرار گرفت تا در کامپیوتر های شخصی اولیه تغییرات بسیاری ایجاد کنند و آنها را دگرگون سازند.
آلن تورینگ و طرح هوش مصنوعی و شبکه های عصبی
در این دوران بود که سوالات مهمی ذهن آلن را درگیر خود کرد برای مثال او به این فکر میکرد که آیا میتوان ماشینی ساخت که شطرنج بازی کند؟ وی بسیار از طرح خود مطمئن بود که تحقیقات گسترده ای را در این زمینه انجام داد و تحقیقات او در زمینه زیست شناسی دنبال میشدند.
آلن پس از مطالعات و تحقیقات خود به نقطه ای رسید که محققان امروزی آنرا شیکه های عصبی می‌نامند. ایجاد یک هوش مصنوعی دربرابر ذهن یک کودک و تعلیم آن
آلن تورینگ در مسیر تحقیقات خوددر سال 1950 مقاله ای با عنوان “ماشین محاسبه گر و هوش” نوشت که حاکی از فعالیت های آن در حوزه هوش مصنوعی است. همچنین او یک آزمون به اسم “آزمون تورینگ” طراحی کرد که استانداردی برای هوش مصنوعی است که دهه های اخیر تاثیر بسیار زیادی از خود به جا گذاشته است.
او در این سال به دیگر علاقه دوران کودکی خود یعنی زیست شناسی روی آورد و به لطف تسلط بر علم ریاضی پیشرفته و ترکیب آن با روش های زیست شناسی دستاوردهای قابل توجه بدست آورد و این دستاورد ها را نیز از خود، یادگار گذاشت که از این می توان به یکی از نخستین نمونه های کاربرد محاسبات عددی در زیست شناسی اشاره کرد.
دستگاه انیگما
دستگاه انیگما دستگاهی بود که برای رمزنگاری از اوایل تا اواسط قرن بیستم استفاده میشده. دلیل اصلی ساخت و استفاده از انیگما برای حفاظت از اطلاعات، ارتباطات، ارتباطات دیپلماتی، ارتباطات نظامی بود که بطور گسترده در جنگ جهانی دوم و توسط ارتش نازی استفاده میشده.
در سالهای بعد آلن تورینگ با شکستن رمز دستگاه انیگما، سهم بسیاری در نتیجه جنگ و کاهش یافتن زمان جنگ داشته است که باعث شد تا نتیجه جنگ به نفع نیرو های متفقین برگردد.
دستگاه انیگما از یک مکانیزم روتور الکترومکانیکی استفاده میکرد که تها 26 حرف الفبا داشت و همین 26 حرف را پیمایش میکرد. در استفاده معمولی یک اپراتور متن را از روی صفجه کلید وارد دستگاه میکرد و شخص دیگری آنها را ثبت میکرد که کدام یک از این 26 چراغ دستگاه که بالای صفحه کلید قرار داشتند، روشن میشدند.
مکانیزم روتور اتصالات الکتریکی بین کلید ها و چراغ ها با هر یک از کلید ها تغییر میکرد. با هر فشار کلید روشن میشد، مکانیزم روتور موجب اتصالات الکترونیکی بین کلیدها و چراغ ها میشد که با هر کلید شروع به تغییر کردن میکرد.
بازبینی های امنیتی دستگاه انیگما، برنامه ای بود که بصورت روزانه و مبتنی لیست کلیدهای رمزی بود که از پیش تولید و توزیع شده بودند. این موضوع به سایر تنطیمات که برای هر پیام، تغییر میکرد، تسریع داشت. ایستگاه گیرنده برای رمزگشایی موفقیت آمیز پیام باید از یک سری تنطیمات دقیق بکار رفته در ایستگاه انتقال، استفاده میکرد و فرستنده باید آنها را مطلع میکرد.
در این بین بود که آلمانی ها برای دستگاه انیگما، یکسیری تغییرات و پیشرفت هایی رقم زدند و توانستند مانع هایی برای رمزگشایی در درجه های مختلف بوجود آورند. این موانع باعث شد تا انگلیسی ها و متحدان آنها نتوانند از پیام های رمزنگاری شده آنها، استفاده کنند.
عدم توانایی رمزگشایی پیام های انیگما برای انگلیسی ها و متحدان آنها، انیگما را به منبع اصلی اطلاعات در طول جنگ جهانی دوم برای آلمانی ها تبدیل کرده بود.
انیگما دستگاهی برای رمزگذاری بود که برای محافظت از ارتباطات تجاری و نظامی توسعه یافت . این دستگاه در جنگ جهانی دوم و در شاخه های ارتش آلمان نازی به کار گرفته شد. انیگما سهم به سزایی در نتیجه و حتی کاهش مدت زمان جنگ جهانی دوم به نفع نیروهای متفقین داشت.
همانطور که گفته شد، انیگما 26 حرف الفبا را پیمایش میکرد . هنگامی که کلید یک حرف روی این دستگاه فشرده میشد یک جریان الکتریکی داخل آن به وجود می‌آمد و قطعات مکانیکی متحرک مسیر این جریان را تغییر می‌دادند تا یک حرف دیگر تولید شود. در واقع وظیفه انیگما تبدیل پیغام های خوانا به پیغام های ناخوانا بود.
اختراع دستگاه Bombe
آلن پس از ورود به بلچلی پارک، دستگاهBombe را برای رمزگشایی دستگاه انیگما تولید کرد. دستگاه او با بهبود فرآیندهای دستگاه لهستانی Bomba تولید شده بود. این دستگاه به جستجو میان تنظیمات احتمالی برای رمزگشایی انیگما می‌پرداخت. اولین دستگاه Bombe در مارس سال ۱۹۴۰ شروع به کار کرد.
با حمایت مالی چرچیل تمامی نیازهای تیم رمزگشا تامین شد و از آن زمان تا پایان جنگ حدود 200 دستگاه رمزگشا ساخته شد.
تورینگ در طول جنگ جهانی دوم، دستگاه‌های رمزگشایی متعددی تولید کرد. یکی دیگر از این دستگاه‌ها Hut 8 نام داشت که برای رمزگشایی دستگاه مخصوص نیروی دریایی نازی‌ها ساخته شده بود. دستگاه انیگمای نیروی دریایی ارتش نازی، بسیار حرفه‌ای‌تر از دیگر دستگاه‌های انیگما بود و تورینگ با رمزگشایی تنظیمات آن، کمک بزرگی به پایان جنگ جهانی دوم کرد.
آزمون تورینگ و کامپیوترهای اولیه
تورینگ در آزمایشگاه ملی فیزیک روی طراحی ماشین محاسبه خودکار کار میکرد. در این بین مقاله ای در رابطه با نخستین طرح کامپیوتر برنامه ریزی شونده در انگلستان منتشر کرد. با وجود موفقیت او در این طرح به دلیل تاخیر در آغاز پروژه او علاقه اش را به ادامه ی کار از دست داد. درسال 1947 به کمبریج برگشت و با آزمایشگاه محاسبات دانشگاه منچستر همکاری کرد.
او به کار روی مفاهیم انتزاعی ادامه داد و در سال1950 هوش مصنوعی و آزمونی را که با نام آزمون تورینگ شناخته می‌شود برای انتصاب تفکر به ماشین ها در مقاله پیش کشید. در این مقاله تورینگ این سوال را مطرح کرد که “آیا ماشین ها می‌توانند فکر کنند؟ “تورینگ گفت :” برای پاسخ به این سوال ابتدا باید تفکر و ماشین را تعریف کرد.”
از دیدگاه تورینگ تفکر نیاز به تعریف نداشت و ماشین هم تحقق یافته ماشین محاسباتی خودکار بود. بنابراین پیشنهاد کرد که به جای قبلی باید پرسید:”آیا ماشین ها می‌توانند در آزمون تورینگ موفق شوند؟”
- آزمون تورینگ
آزمون تورینگ نام اصلی آن بازی تقلید است و روشی برای سنجش هوشمندی ماشین است . روش آزمون به این صورت است که یک شخص به عنوان بازجو با یک ماشین و یک انسان گفتگو می‌کند و تلاش می‌کند انسان را از ماشین تشخیص دهد. اگر ماشین بتواند بازجو را فریب دهد به طوری که بازجو متوجه نشود که او ماشین است یا انسان ، ماشین توانسته است آزمون را با موفقیت پشت سر بگذارد.
برای تمرکز آزمون بر روی هوش مصنوعی و نه توانایی آن در تقلید صدای انسان ، این آزمون فقط از طریق متن ، صفحه کلید و نمایشگر کامپیوتر انجام می‌شود.
مرگ مشکوک تورینگ
در 8 ژوئن 1954 جسد او در کارگرخانه پیدا شد. او در اثر سم سیانور جان سپرده بود. ظاهرا نشانه اش سیب نیم خورده آغشته به این سم بود. بسیاری معتقدند مرگ او عمدی بوده اما مادرش معتقد بود مرگ او حادثه بود زیرا او در نگهداری از مواد شیمیایی بی دقتی کرده است. اما کالبد شکافی علت مرگ را مسمومیت با سیانور یافت و پلیس مرگ را خودکشی اعلام کرد.
جایزه تورینگ
این جایزه سالانه از سوی انجمن ماشین های محاسب به اشخاصی که سهم به سزایی در زمینه کامپیوتر دارند اعطا می‌شود. از آنجایی که جایزه نوبل برای علوم کامپیوتر وجود ندارد از این جایزه به عنوان جایزه نوبل در کامپیوتر یاد می‌شود. این جایزه به افتخار آلن تورینگ ، پدر علوم کامپیوتر و هوش مصنوعی نام گذاری شده است.
