Алан Матисон Тьюринг

"Сегодня Алан Тьюринг представляется нам как Основатель Компьютерной Науки, создатель доминирующей технологии конца XX века, но этих слов никто не говорил в годы его жизни, и в будущем его могут увидеть в совершенно ином свете"

Эндрю Ходжс, "Алан Тьюринг: Загадка"

Прислуга нашла его мертвым 8 июня 1954 года. Он был математиком и рассчитал все точно. На яблоке, которое он не доел, и на его пальцах был цианистый калий; этот же яд был рассыпан на столе, где он накануне ставил любительские химические опыты. Потому его мать до конца своих дней верила, что ее сын погиб в результате несчастного случая. Заключение следователя было иным и категоричным: самоубийство.

Алан Матисон Тьюринг родился 23 июня 1912 года в Лондоне, в частной лечебнице района Паддингтон. Он был вторым и последним ребенком Джулиуса Матисона и Этели Сары Тьюрингов. Его родители не были богатыми, но принадлежали к верхушке среднего класса Англии тех времен, и их жизни строго подчинялись требованиям класса, церкви и империи. Отец Алана был государственным служащим Мадрасского округа Британской Индии, он жил и работал в Индии до выхода на пенсию в 1926 году. Мать Алана была дочерью главного инженера мадрасских железных дорог. Джон, старший брат Алана, впоследствии стал лондонским адвокатом. Однако жизненный путь Алана Тьюринга определялся, по-видимому, не столько социальными условиями, сколько генетическими причинами, ведь среди его многочисленной родни был не только дядя по отцу - автор известного трактата о рыбной ловле, но и дальний родственник по матери - Джордж Джонстон Стони (или Стоней, 1826-1911), ирландский физик и математик, которому мы обязаны понятием об элементарном электрическом заряде и даже термином "электрон".

Пока его отец продолжал службу в Индии, Алан воспитывался в разных английских семьях, где по традиции ничто не пробуждало детской любознательности, выразительности и оригинальности. Но кто-то из родных сделал доброе дело - подарил мальчику популярную книжку "Чудеса природы, которые должен знать каждый ребенок". С этого все и началось. (Как тут не вспомнить дядюшку Альберта Эйнштейна, подарившего племяннику компас и магниты, или сестру Клода Шеннона, снабжавшую братишку головоломками и задачками?) Для матери Алана его детские научные интересы и опыты были сущей пыткой: они только подогревали ее вечные страхи, что ее сына не примут в английскую публичную школу.

Велик и могуч английский язык: в США и Шотландии слова "public school" обозначают бесплатную государственную среднюю школу, однако в Англии это "закрытое частное привилегированное среднее учебное заведение для мальчиков". В общем, для будущих джентельменов. Страхи матери Алана оказались напрасными: в 12 лет он успешно поступил в Шернборнскую публичную школу, что никак не отразилось на его интересах и устремлениях. Вскоре директор школы записал: "Если он должен стать просто Научным Специалистом, то он теряет время в Публичной Школе". Надо полагать, что подобные школы специализировались на взращивании Настоящих Имперских Львов. Биографы утверждают, что личные заметки школьника Тьюринга по теории относительности сделали бы честь современному аспиранту, однако в школе Алана чуть было не удержали силой от получения аттестата: настолько боялись, что он провалится на экзаменах и посрамит Публичную Школу. Конечно, ему было очень тоскливо, пока он не встретил родственную душу - Кристофера Моркома, ученика той же школы, но годом старше, подростка, равного Алану по интеллекту и интересам. Увы, через два года, в феврале 1930-го, Кристофер внезапно умер. Это было огромным потрясением для Алана, и он на долгие годы задумался над тем, как вложен в вещество человеческий разум и высвобождается ли он после смерти. Однако за ответами на эти вопросы Алан обратился не к религии, а к книге Эддингтона "Природа физического мира" и к квантовой механике - именно в этой, новейшей в то время, теории он надеялся найти объяснение свободе человеческой воли.

 

Лучшее из известных мне определений гласит, что свобода - это еще не осознанная необходимость. В 1931 году Алан Тьюринг стал студентом Королевского колледжа Кембриджского университета. Формальные показатели его жизненного успеха сразу же круто пошли вверх: прекрасная успеваемость, интенсивная научная работа, кембриджская степень бакалавра с отличием в 1934 году, степень магистра и аспирантская стипендия от Королевского колледжа в 1935-м, премия Смита за работу по теории вероятности в 1936-м, плюс к тому регулярные занятия бегом, греблей и парусным спортом. Все шло к превращению Тьюринга в преуспевающего и чуть эксцентричного кембриджского профессора чистой математики. Однако он был свободным ученым и человеком - в том смысле, что им двигала какая-то еще не осознанная необходимость, гораздо более глубокая, чем легко осознаваемая каждым необходимость сделать карьеру.

Размышления над природой человеческого разума привели студента Тьюринга в 1932 году к изучению очень сложной работы Джона фон Неймана о логических основах квантовой механики, а через нее - к исследованиям в области формальной логики. В 1935 году он внезапно атаковал знаменитую проблему Гильберта о разрешимости и быстро с ней справился. К сожалению, в апреле 1936 года, когда Алан уже завершил свою работу, появилась статья американского логика Алонсо Черча с тем же результатом, но полученным совершенно иным методом. Вышло так, что приоритет решения знаменитой проблемы отошел к Черчу, зато работа Алана Тьюринга "О вычислимых числах, с приложением к проблеме разрешимости", опубликованная в конце 1936 года, принесла ему славу первооткрывателя таких вещей, которые теперь называются словами "вычислительный алгоритм" и "универсальный компьютер". Формулировка проблемы Гильберта содержала вопрос: существует ли, хотя бы в принципе, определенный метод или процесс, посредством которого можно решить любую математическую проблему? Ответ Черча и Тьюринга был отрицательным, однако Тьюринг получил этот ответ очень оригинальным методом, концептуально обогатившим науку. Сначала Алан определил "метод" в виде механического процесса работы воображаемой машины, считывающей символы-инструкции с бумажной ленты. Затем он доказал, что его машина может выполнить любое вычисление, на которое способен человеческий ум в пределах формальной логики (и даже вне этих пределов, если число "состояний ума" конечно). Это позволило Алану легко ответить на вопрос Гильберта. Его несомненно выдающимся открытием явилось установление тройного соответствия между формальными логическими вычислениями, работой человеческого ума и действиями машины, которую можно реализовать физически. Концепция машины Тьюринга стала фундаментом современной теории вычислений и вычислимости.

Машина Тьюринга принесла известность своему изобретателю: сам фон Нейман высоко оценил замечательную идею молодого англичанина. В сентябре 1936 года Алан приехал к фон Нейману, получив двухгодичную аспирантскую стипендию от Принстонского университета США. В Принстоне он работал в области алгебры и теории чисел, доказал соответствие между своим определением вычислимости и определением Черча, а также продолжил развитие своих идей о логике вычислений, что и стало темой его докторской диссертации: она была посвящена ординальным логикам и явилась самой сложной и глубокой математической работой Тьюринга. В ней он затронул загадочную область невычислимого и предположил, что человеческая интуиция - это именно та сила, которая берет на себя невычислимые звенья в цепях человеческих рассуждений. Увы, после 1938 года Тьюринг больше не возвращался к этой интригующей теме. Напротив, им все больше завладевали другие, более неотложные проблемы, требующие его логических способностей. Захваченный идеей о своей (все еще воображаемой) машине, он конструировал в Принстоне шифровальную машину на электромагнитных реле, то есть все больше переходил от невычислимого к реально вычислимому. А еще он углубился в криптоанализ, как будто предчувствуя свою роль в уже близкой войне с Германией.

В 1938 году фон Нейман предложил Алану временную должность в Принстоне, но он вернулся в Англию. В 38-39 годах у него не было лекционной нагрузки в Кембридже, и он жил на стипендию, выплачиваемую Королевским колледжем за его работу в области логики и теории чисел, изучал философию математики, конструировал механический вычислитель дзета-функции Римана и помогал устроиться в Англии одному молодому германскому беженцу-еврею. Но все это было лишь надводной частью айсберга, и почти никто не видел огромной секретной части работы "чистого математика". Тьюринг работал по совместительству на Правительственную школу кодов и шифров - оплот британского криптоанализа, а после 3 сентября 1939 года, когда Англия вступила в войну и штаб-квартира криптоаналитиков переместилась в викторианский особняк в Блетчли-парке, центр в Блетчли стал единственным местом работы Алана. Германская армия широко использовала шифровальную электромеханическую машину "Энигма" ("Загадка"), которой англичане противопоставили свою дешифрующую электромеханическую машину "Бомба". Идею "Бомбы" передали им польские криптоаналитики, гораздо раньше британских военных прибегнувшие к помощи профессиональных математиков. Англичане существенно улучшили "Бомбу", после чего одна идея Тьюринга ускорила ее еще в 26 раз, и взлом шифровок ВВС Германии стал рутиной. Однако германский ВМФ применял более сложную "Энигму". Статистические методы Тьюринга победили и ее. Наконец, в начале 1942 года немцы в последний раз модифицировали свою "Энигму", и медленная электромеханическая "Бомба" захлебнулась. Англичане ответили изменением элементной базы своих дешифрующих машин: под руководством кембриджского тополога (!) Ньюмена телефонные инженеры создали электронный ламповый спецкомпьютер "Колосс" (собственно, не один - за войну их сделали 10), в котором работали многие идеи Тьюринга. "Колосс" шутя победил "Энигму" и справился даже с "Рыбой" - очень замысловатой машиной, шифрующей послания высших руководителей Рейха. (И кому они нужны, эти чистые математики? Пока гром не грянет...) В Блетчли Алан был "местным гением": обтрепанный, без галстука, с неуклюжими манерами, запинающейся речью и кличкой "Проф". Он был любимцем, авторитетом и консультантом всего огромного криптоаналитического центра. С ноября 42-го по март 43-го он был командирован в США, где представлял британскую сторону в обеспечении электронного шифрования переговоров между Рузвельтом и Черчилем.

В послевоенные годы Тьюрингом завладела идея создания универсального программируемого электронного компьютера, способного делать все: вычислять численно и алгебраически, ломать шифровки и играть в шахматы. В основе этой идеи лежала его концепция универсальной машины (1936 года), а также проявившиеся во время войны скорость и надежность электроники и неэффективность разработки разных машин для разных логических процессов. Он мечтал о библиотеке программ, о едином национальном компьютерном центре с сетью терминалов. Увы, в жизни все вышло как всегда... Американцы первыми, в 1945 году, опубликовали свой проект "EDVAC" создания программируемого электронного компьютера. Британское правительство поспешило выделить деньги Национальной физической лаборатории на создание такого же компьютера, но отечественного. В этом проекте Тьюрингу отводилась немалая роль и должность; поначалу разработка шла в соответствии с его идеями; затем он почувствовал, что дизайн компьютера все больше уходит из-под его контроля; наконец, его и вовсе выставили - попросили провести один академический год в Кембридже; проект заглох. Алан был глубоко потрясен тем, как быстро дух "военного" сотрудничества сменился "мирной" враждебностью и амбициями. В Кембридже он написал пионерную работу о том, что сегодня называют нейронными сетями, - к сожалению, не опубликованную при его жизни. А еще он много бегал на дальние дистанции. Алан всегда отличался завидным здоровьем, был прекрасным спортсменом, участвовал в соревнованиях высокого уровня. Он бегал не только на работу, обгоняя пользующихся общественным транспортом коллег: его участию в Олимпийских играх 1948 года помешала случайная травма.

В мае 1948 года Тьюринг перешел в вычислительную лабораторию Манчестерского университета, куда его пригласил Ньюмен, ставший руководителем создания электронного компьютера, срочно необходимого военным для расчетов ядерной бомбы; раньше Ньюмен возглавлял проект "Колосс", а еще раньше, в 36-м, был первым читателем статьи Алана "О вычислимых числах...". Разработкой манчестерской машины занимался радиоинженер Уильямс, и советов Тьюринга никто не слушал. Тогда он нашел себя как организатор разработки программного обеспечения, неустанно генерируя идеи и применяя весь свой математический арсенал. Увы, все его инновации были похоронены в мануале для служебного пользования... В 1950-м Тьюринг купил свой первый и последний дом, в Уилмслоу, близ Манчестера, и неожиданно написал философскую статью "Вычислительные машины и интеллект" - классику будущей науки об искусственном интеллекте. Столь же внезапно он занялся математической теорией морфогенеза, описывающей, как живые организмы растут и почему они приобретают свою форму. Эти вопросы волновали Алана с детства, когда он читал "Чудеса природы..."; теперь он нашел ответы в нелинейности химических уравнений реакции и диффузии, моделируя их решения на компьютере. Его статья "Химические основы морфогенеза" открыла современную теорию нелинейных динамических систем и стала первым серьезным применением электронного компьютера в научных целях. Но в 1951 году его избрали членом Королевского научного общества за статью 15-летней давности...

Некоторые люди предпочитают думать, что на Солнце не должно быть пятен. Зачем им это? Неужели им мало солнечного тепла и света, что они требуют еще и божественной чистоты? Алан Тьюринг был арестован и предстал перед судом 31 марта 1952 года по обвинению в гомосексуализме. Ему предоставили выбор: тюрьма или лечение. Лучше бы он выбрал тюрьму... Затем он был подвергнут психоанализу и инъекциям эстрогенов в течение года. От этого лечения его психическое здоровье расстроилось. Круг общения сузился почти до одиночества. За ним назойливо следили британские спецслужбы: для преступника он слишком много знал. В глубокой депрессии он продолжал научную работу. И так до того дня, когда он поставил свой последний любительский химический опыт...

Сергей СЕРЫЙ,
kvss@usa.net

Версия для печатиВерсия для печати

Номер: 

49 за 1998 год

Рубрика: 

Вчера
Заметили ошибку? Выделите ее мышкой и нажмите Ctrl+Enter!