Alan Turing, kokonaisuudessaan Alan Mathison Turing, (s. 23. kesäkuuta 1912, Lontoo, Englanti – kuoli 7. kesäkuuta 1954, Wilmslow, Cheshire), brittiläinen matemaatikko ja loogikko, joka on antanut merkittävän panoksen matematiikkaan, kryptausanalyysiin, logiikkaan ja filosofiaan , ja matemaattinen biologia sekä uusille aloille, jotka myöhemmin nimettiin tietojenkäsittelytieteeksi, kognitiiviseksi tieteeksi, tekoälyksi ja tekoelämäksi.
Varhainen elämä ja ura
virkamies, Turing sai koulutuksen huippuyksityiskoulussa. Hän tuli Cambridgen yliopistoon opiskelemaan matematiikkaa vuonna 1931. Valmistuttuaan vuonna 1934 hänet valittiin stipendiaattiin King’s Collegessa (hänen korkeakoulussa vuodesta 1931) tunnustuksena hänen todennäköisyysteoriatutkimuksestaan. Vuonna 1936 amerikkalainen matemaattinen logiikka Alonzo Church suositteli julkaistavaksi Turingin merkittävää paperia “On Computable Numbers, with an Application to the Entscheidungsproblem [Decision Problem]”, joka oli juuri julkaissut artikkelin, joka päätyi samaan tulokseen kuin Turingin, vaikka eri menetelmä. Turingin menetelmällä (mutta ei niinkään Churchin menetelmällä) oli syvällinen merkitys nousevalle tietojenkäsittelytieteelle. Myöhemmin samana vuonna Turing muutti Princetonin yliopistoon opiskelemaan tohtoriksi. matemaattisessa logiikassa Churchin johdolla (valmistui vuonna 1938).
Entscheidungs-ongelma
Se, mitä matemaatikot kutsuivat “tehokkaaksi” menetelmäksi ongelman ratkaisemiseksi, oli yksinkertaisesti sellainen, joka voitiin kantaa ihmisen matemaattisen virkailijan toimesta. Turingin aikana näitä työläisiä kutsuttiin itse asiassa “tietokoneiksi”, ja ihmistietokoneet suorittivat joitain osa-alueita elektronisten tietokoneiden myöhemmin tekemästä työstä. Entscheidungs-ongelma etsii tehokasta menetelmää matemaattisen perusongelman ratkaisemiseksi, jonka mukaan määritetään tarkalleen, mitkä matemaattiset väitteet ovat todistettavissa tietyssä muodollisessa matemaattisessa järjestelmässä ja mitkä eivät. Menetelmää tämän määrittämiseksi kutsutaan päätösmenetelmäksi. Vuonna 1936 Turing ja Church osoittivat itsenäisesti, että Entscheidungs-ongelmalla ei yleensä ole ratkaisua, mikä osoittaa, ettei millään johdonmukaisella muodollisella aritmeettisella järjestelmällä ole tehokasta päätösmenetelmää. Itse asiassa Turing ja Church osoittivat, että jopa joillakin puhtaasti loogisilla järjestelmillä, jotka ovat huomattavasti aritmetiikkaa heikompia, ei ole tehokasta päätösmenetelmää. Tämä tulos ja muut – erityisesti matemaatikko-logiikon Kurt Gödelin epätäydellisyyden tulokset – tuhosivat joidenkin matemaatikoiden toiveet muodollisen järjestelmän löytämisestä, joka pelkistäisi koko matematiikan menetelmiksi, joita (ihmis)tietokoneet voisivat toteuttaa. Entscheidungs-ongelmaa koskevan työnsä aikana Turing keksi universaalin Turingin koneen, abstraktin laskentakoneen, joka kiteyttää digitaalisen tietokoneen loogiset perusperiaatteet.
Church-Turingin teesi
Tärkeä askel Turingin väitteessä Entscheidungs-ongelmasta oli väite, jota nykyään kutsutaan Church-Turing-teesiksi, että kaikki inhimillisesti laskettava voidaan laskea myös yleisellä Turingin koneella. Väite on tärkeä, koska se merkitsee ihmisen laskennan rajat. Church käytti työssään sen sijaan teesiä, jonka mukaan kaikki ihmisen laskettavissa olevat funktiot ovat identtisiä niiden kanssa, joita hän kutsui lambda-määriteltävissä oleviksi funktioiksi (funktiot positiivisilla kokonaisluvuilla, joiden arvot voidaan laskea toistuvalla substituutiolla). Turing osoitti vuonna 1936, että Churchin teesi vastasi hänen omaansa, osoittamalla, että jokainen lambda-määriteltävissä oleva funktio on laskettavissa yleisellä Turingin koneella ja päinvastoin. Katsauksessaan Turingin työhön Church tunnusti Turingin väitöskirjan ylivertaisuuden omaansa verrattuna (jossa ei viitattu laskentakoneistoon) ja sanoi, että Turingin koneen laskettavuuden käsitteellä ”on se etu, että se tunnistaa sen tehokkaasti. …ilmeistä välittömästi.”
Koodin katkaisija
Palattuaan Yhdysvalloista King’s Collegeen stipendiaattiinsa kesällä 1938 Turing liittyi hallituksen lakiin ja Cypher School, ja sodan syttyessä Saksan kanssa syyskuussa 1939 hän muutti järjestön sodanaikaiseen päämajaan Bletchley Parkiin, Buckinghamshireen. Muutama viikko aiemmin Puolan hallitus oli antanut Britannialle ja Ranskalle yksityiskohtia Puolan menestyksestä Enigmaa vastaan, joka on Saksan armeijan tärkein salauskone, jota Saksan armeija käyttää radioviestinnän salaamiseen. Jo vuonna 1932 Marian Rejewskin johtama pieni puolalaisten matemaatikko-cryptanalyytikkoryhmä oli onnistunut päättelemään Enigman sisäiset johdotukset, ja vuoteen 1938 mennessä Rejewskin tiimi oli kehittänyt koodinmurtokoneen, jota he kutsuivat Bombaksi (puolalainen sana eräänlainen jäätelö).
Bomban menestys riippui saksalaisista toimintatavoista, ja muutos näissä menettelyissä toukokuussa 1940 teki Bombasta hyödyttömän. Syksyllä 1939 ja keväällä 1940 Turing ja muut suunnittelivat samankaltaisen, mutta hyvin erilaisen koodinmurtokoneen, joka tunnetaan nimellä Bombe. Sodan loppuajan Bombes toimitti liittoutuneille suuria määriä sotilastiedustelua. Vuoden 1942 alkuun mennessä Bletchley Parkin kryptanalyytikot dekoodasivat noin 39 000 siepattua viestiä kuukaudessa, ja luku nousi myöhemmin yli 84 000:een kuukaudessa – kaksi viestiä minuutissa, päivällä ja yöllä. Vuonna 1942 Turing kehitti myös ensimmäisen järjestelmällisen menetelmän edistyneellä saksalaisella salauskoneella salattujen viestien murtamiseen, jota britit kutsuivat “Tunnyksi”. Sodan lopussa Turingista tehtiin Brittiläisen Imperiumin Erinomaisimman Ritarikunnan upseeri (OBE) koodinmurtotyöstään.
Tietokone suunnittelija
Vuonna 1945 sodan päätyttyä Turing värvättiin Lontoon National Physical Laboratoryon (NPL) luomaan elektroninen tietokone. Hänen suunnittelemansa ACE (Automatic Computing Engine) oli ensimmäinen täydellinen spesifikaatio elektroniselle tallennettujen ohjelmien monikäyttöiselle digitaaliselle tietokoneelle. Jos Turingin ACE olisi rakennettu hänen suunnittelemallaan tavalla, siinä olisi ollut huomattavasti enemmän muistia kuin missään muissa varhaisissa tietokoneissa, ja se olisi myös nopeampi. Hänen kollegansa NPL:stä pitivät kuitenkin suunnittelua liian vaikeana kokeilla, ja rakennettiin paljon pienempi kone, Pilot Model ACE (1950).
NPL hävisi kilpailun rakentaa maailman ensimmäinen toimiva elektroninen tallennus ohjelmallinen digitaalinen tietokone – kunnia, joka myönnettiin Manchesterin yliopiston Royal Society Computing Machine Laboratorylle kesäkuussa 1948. NPL:n viivästyksistä masentuneena Turing aloitti Computing Machine Laboratoryn varajohtajana samana vuonna (johtajaa ei ollut). ). Hänen aikaisempi teoreettinen käsityksensä yleismaailmallisesta Turingin koneesta oli alusta asti ollut perustavanlaatuinen vaikutus Manchesterin tietokoneprojektiin. Turingin saapumisen jälkeen Manchesteriin hänen tärkeimmät panoksensa tietokoneen kehittämiseen olivat Bletchley Park -teknologiaa käyttävän syöttö-lähtöjärjestelmän suunnittelu ja sen ohjelmointijärjestelmän suunnittelu. Hän kirjoitti myös ensimmäisen ohjelmointioppaan, ja hänen ohjelmointijärjestelmäänsä käytettiin Ferranti Mark I:ssä, ensimmäisessä myyntikelpoisessa elektronisessa digitaalisessa tietokoneessa (1951).
Tekoälyn edelläkävijä
Turing oli tekoälyn ja modernin kognitiivisen tieteen perustaja, ja hän oli johtava varhainen esittäjä hypoteesille, jonka mukaan ihmisaivot ovat suurelta osin digitaalinen laskentakone. Hän teoriassa, että aivokuori syntyessään on “järjestämätön kone”, joka “koulutuksen” kautta organisoituu “universaaliksi koneeksi tai vastaavaksi”. Turing ehdotti sitä, mitä myöhemmin tunnettiin Turingin testinä kriteeriksi, onko keinotekoinen tietokone ajatteleva (1950).
Viime vuosina
Turing valittiin stipendiaattiksi Lontoon Royal Society maaliskuussa 1951, suuri kunnia, mutta hänen elämästään oli tulossa erittäin vaikea. Maaliskuussa 1952 hänet tuomittiin “törkeästä säädyttömyydestä” – toisin sanoen homoseksuaalisuudesta, rikoksesta Isossa-Britanniassa tuolloin – ja hänet tuomittiin 12 kuukauden hormonihoitoon. Nyt hänellä on rikosrekisteri, joten hän ei enää koskaan voisi työskennellä Government Communications Headquartersissa (GCHQ), Ison-Britannian hallituksen sodanjälkeisessä koodinmurtokeskuksessa.
Turing vietti loppuosan lyhyestä urastaan Manchesterissa, missä hänet nimitettiin tietotekniikan teoriassa erityisesti luotuun lukijakuntaan toukokuussa 1953. Vuodesta 1951 lähtien Turing oli työskennellyt niin sanotun keinotekoisen elämän parissa. Hän julkaisi teoksen “The Chemical Basis of Morphogenesis” vuonna 1952, jossa kuvattiin hänen tutkimustaan elävien organismien muodon ja kuvion kehittymisestä. Turing käytti Manchesterin Ferranti Mark I -tietokonetta mallintamaan hypoteesiaan kemiallisen mekanisminsa anatomisen rakenteen luomiseksi eläimissä ja kasveissa.
Tämän uraauurtavan työn aikana Turing löydettiin kuolleena sängystään syanidimyrkytettynä. . Virallinen tuomio oli itsemurha, mutta vuoden 1954 tutkinnassa ei löydetty motiivia. Hänen kuolemansa katsotaan usein johtuvan hormonihoidosta, jonka hän sai viranomaisten käsissä homouden oikeudenkäynnin jälkeen. Silti hän kuoli yli vuosi hormoniannosten päättymisen jälkeen, ja joka tapauksessa sitkeä Turing oli kestänyt tuon julman kohtelun, jota hänen läheinen ystävänsä Peter Hilton kutsui “huvittuun lujuuteen”. Tutkintapöytäkirjojen perusteella ei myöskään esitetty mitään todisteita siitä, että Turing aikoi ottaa henkensä tai että hänen mielensä tasapaino olisi häiriintynyt (kuten kuolinsyyntutkija väitti). Itse asiassa hänen henkinen tilansa näyttää olleen tuolloin merkityksetön. Vaikka itsemurhaa ei voida sulkea pois, on myös mahdollista, että hänen kuolemansa oli vain onnettomuus, seurausta siitä, että hän hengitti syanidihöyryjä kokeesta hänen makuuhuoneensa vieressä olevassa pienessä laboratoriossa. Myöskään salaisten palvelujen murhaa ei voida täysin sulkea pois, koska Turing tiesi niin paljon kryptausanalyysistä aikana, jolloin homoseksuaaleja pidettiin uhkana kansalliselle turvallisuudelle.
2000-luvun alun Turingin syytteeseen mennessä homoudesta. oli tullut surullisen kuuluisaksi. Vuonna 2009 Britannian pääministeri Gordon Brown, joka puhui Britannian hallituksen puolesta, pyysi julkisesti anteeksi Turingin “täysin epäreilua” kohtelua. Neljä vuotta myöhemmin kuningatar Elizabeth II myönsi Turingille kuninkaallisen armahduksen.