۰۱ مرداد ۱۳۹۷

بیوگرافی آلن تورینگ، پدر هوش مصنوعی و علوم کامپیوتر مدرن

بیوگرافی آلن تورینگ، پدر هوش مصنوعی و علوم کامپیوتر مدرن

آلن متیسون تورینگ (Alan Mathison Turing) دانشمند بریتانیایی متولد قرن بیستم است. تورینگ را می‌توان با القابی مانند دانشمند علوم کامپیوتر، ریاضی‌دان،‌ استاد منطق و فلسفه، تحلیل‌گر رمز و زیست‌شناس ریاضیاتی شناخت. تحقیقات این دانشمند بزرگ را می‌توان پایه و اساس علوم کامپیوتر مدرن دانست. نتایج تحقیقات او، مبنا و مفهوم‌هایی از الگوریتم و پردازش را به کمک ماشین مخصوصش یعنی ماشین تورینگ، توصیف کرد. ماشین تورینگ (Turing Machine) را می‌توان اولین نسل از کامپیوترهای امروزی دانست.

آلن تورینگ در خلال جنگ جهانی دوم برای انگلستان و جبهه‌ی متفقین فعالیت می‌کرد. او در یک مرکز آموزشی رمزنگاری تعلیم دیده و در پروژه‌ای برای رمزگشایی ارتباط نیروهای دریایی نازی‌ها نقش مدیر را برعهده داشت. هدف اصلی تیم تحت رهبری او، رمزگشایی پیام‌های ماشین معروف آلمانی‌ها با نام انیگما بود. روش‌هایی که تورینگ و تیمش در این پروژه ابداع کردند، سرعت رمزگشایی پیام‌های این ماشین را افزایش داده و موجب موفقیت‌های زیادی برای ارتش متفقین در جنگ جهانی دوم شد. این پیروزی‌ها، جان میلیون‌ها نفر را در این جنگ خانمان سوز نجات داد.

آلن تورینگ پس از جنگ نیز به مطالعات و فعالیت‌های خود پیرامون علوم کامپیوتر ادامه داد. او در این زمان به علوم زیست ریاضیاتی علاقه‌مند شده و مقالاتی را در زمینه‌های ریخت‌زایی و واکنش‌های ساعتی شیمیایی منتشر کرد. آلن تورینگ در سال ۱۹۵۲ به خاطر گرایش‌های خاص جنسی محکوم شناخته شده و مجازات تزریق دی‌اتیل‌استیل بسترول برای او در نظر گرفته شد. او در سال ۱۹۵۴ و ۱۶ روز پیش از جشن تولد ۴۲ سالگی از دنیا رفت. بزرگترین و معتبرترین جایزه‌ی دنیای کامپیوتر، از سال ۱۹۶۶ به نام این دانشمند فرهیخته، با عنوان Turing Award به فعالان تاثیرگذار دنیای کامپیوتر اهدا می‌شود.

تولد و تحصیل

آلن تورینگ متولد ۲۳ ژوئن ۱۹۱۲ در منطقه‌ی ویدا میل لندن است. پدر او، جولیوس متیسون تورینگ، یکی از کارگران شرکت Indian Civil Service در چاتراپور هند بود. او به خاطر کار در این شرکت محبور به سکونت در منطقه‌ی هند بریتانیا بود و همسرش اتل سارا را نیز به آن منطقه برده بود. والدین آلن تمایل داشتند فرزندانشان را در بریتانیا پرورش دهند، به همین دلیل به میدا ویل در لندن نقل مکان کردند.

 

 

قرارداد کاری پدر آلن با شرکت، والدین او را مجبور می‌کرد که مدام در حال سفرهای کاری بین هند و انگلستان باشند. این سفرهای کاری باعث شدند که آلن و برادر بزرگترش جان، نزد یک زوج ارتشی بازنشسته پرورش یابند. آلن از سال‌های کودکی نبوغ و استعداد خود را نشان داده بود. پدر و مادر او در سال ۱۹۲۷ خانه‌ای در منطقه‌ی گیلدفورد خریداری کردند تا او در زمان تعطیلات مدرسه در آن سکونت داشته باشد.

آلن در سن ۶ سالگی به مدرسه‌ی شبانه‌روزی سنت مایکل رفت. مدیر و معلمان این مدرسه، به سرعت متوجه هوش سرشار او شدند. او در در سال‌های ۱۹۲۲ تا ۱۹۲۶ در مدرسه‌ی غیر انتفاعی Hazelhurst به تحصیل پرداخت. در سال ۱۹۲۶ و در سن ۱۳ سالگی، او به مدرسه‌ی شربورن رفت. مدیر این مدرسه که فعالیت‌های خارج از برنامه و علاقه‌ی شدید آلن به تحقیقات پیشرفته‌ی ریاضی را می‌دید، به والدینش هشدار داد که این نوع از تحصیل مناسب او نیست. به هر حال آلن با وجود مخالفت‌ها و عدم درک از طرف معلمان، به فعالیت‌های خود ادامه می‌داد و حتی در سن ۱۶ سالگی نظریات اینشتین را مطالعه و بررسی می‌کرد.

یکی از دوستان نزدیک آلن در سال‌های نوجوانی، کریستوفر مورکام بود. این دو نفر رابطه‌ی دوستانه‌ای قوی داشتند. مورکام در سال ۱۹۳۰ و به‌دلیل ابتلا به سل گاوی از دنیا رفت. بسیاری از کارشناسان بر این باورند که اعتقادات و رفتارهای خاص آلن در سال‌های جوانی، نشات گرفته از مرگ این دوست نزدیکش بوده است.

آلن تورینگ در سال ۱۹۳۱ برای تحصیلات دانشگاهی وارد King's college دانشگاه کمبریج شد و در سال ۱۹۳۴ با درجه‌ی عالی در رشته‌ی ریاضیات فارغ‌التحصیل شد. او در سال ۱۹۳۵ و در سن ۲۲ سالگی، به خاطر پایان‌نامه‌ی حرفه‌ای کاندید عضویت در هیات تحقیقاتی دانشکده شد. او در پایان‌نامه‌ی خود، «قضیه‌ی حد مرکزی» را اثبات کرده بود.

مطالعات پیشرفته‌ی تورینگ در علوم ریاضی، عموما به حل مسئله‌های بزرگ این علم از طریق پردازش‌های کامپیوتری مربوط بود. نظریه‌های آلن در سال‌های بعدی، پیرامون ساخت ماشینی با قابلیت حل کردن مسائل مختلف ریاضی تالیف شدند. او تحصیلات تکمیلی را در دانشگاه پرینستون و حول مطالعات علوم رمزنگاری و رمزگشایی گذراند و در سال ۱۹۳۸ موفق به دریافت مدرک دکتری شد. جان فون نویمان، ریاضی‌دان مشهور آمریکایی با مطالعه‌ی نظریات تورینگ از او خواست که در تحقیقات با هم همکاری داشته باشند؛ اما آلن تصمیم گرفته بود به انگلستان بازگردد.

تورینگ پس از رد پیشنهاد نویمان به کمبریج بازگشت و در تحقیقات معروف فیلسوف اتریشی، لودویگ ویتگنشتاین با او همکاری کرد. تحقیقات دانشمند اتریشی پیرامون پایه‌های علوم ریاضی بود. آلن و لودویگ در جریان تحقیقات، بحث‌ها ومجادله‌های زیادی با هم داشتند؛ چرا که آلن به فرمالیسم معتقد بود و در مقابل، لودویگ اعتقاد داشت که ریاضیات، هیچ حقیقت مطلقی را کشف یا اختراع نمی‌کند.

ورود به حوزه‌ی رمزنگاری

فعالیت‌های اصلی تورینگ در زمینه‌‌ی رمزنگاری به دوران جنگ جهانی دوم مربوط است. در طول این جنگ، تورینگ در بلچلی پارک (Bletchley Prk) به تحقیق و ساخت دستگاه‌های رمزنگاری مشغول بود.

از سپتامبر سال ۱۹۳۸، آلن تورینگ در سازمان رمزنگاری بریتانیا به نام GC&CS به فعالیت پاره‌وقت مشغول بود. این سازمان امروزه با نام ستاد ارتباطات دولت بریتانیا شناخته می‌‌شود. تمرکز اصلی فعالیت‌های تورینگ در این سازمان، رمزگشایی دستگاه انیگما بود. دستگاه انیگما متعلق به دولت آلمان بود که دانشمندی آلمانی به نام آرتور شربیوس آن را اختراع کرده بود. دستگاه انیگما در دهه‌ی ۱۹۲۰ برای محافظت از ارتباطات تجاری، نظامی و دیپلماتیک استفاده می‌شد. آلن تورینگ رمزنگاری این دستگاه‌ها را به همراه همکار ارشدش دیلی ناکس انجام می‌داد. 

در گردهم‌آیی معروف ورشو در سال ۱۹۳۹، سازمان رمزنگاری لهستان به کشورهای فرانسه و انگستان اعلام کرد که روشی برای رمزگشایی دستگاه‌های انیگما دارد. تورینگ و ناکس پس از شنیدن این خبر، تلاش کردند تا روشی پایدارتر برای این رمزگشایی کشف کنند. روش لهستانی‌ها روی فرآیندی تشخیصی استوار بود که امکان تغییر آن توسط آلمان‌ها، هر لحظه وجود داشت. روشی که تورینگ ابداع کرد، رمزگشایی بر اساس Crib نام داشت و فرآیندی مفیدتر و عمومی‌تر بود. او با استفاده از همین روش، مشخصات عملکردی دستگاه رمزگشایی الکتریکی-مکانیکی Bombe را با بهبود دستگاه لهستانی Bomba تدوین کرد.

ورینگ ۴ سپتامبر سال ۱۹۳۹ و پس از آن که انگلستان به‌صورت رسمی در برابر آلمان اعلام جنگ کرد، به بلچلی پارک اعزام شد. بلچلی پارک در آن زمان ایستگاه جنگی GC&QC بود. آلن با استفاده از تکنیک‌های آماری توانست روشی برای آزمایش نتایج احتمالی در فرآیند رمزگشایی ابداع کند. او روندی خلاقانه را ابداع کرد و دو مقاله در ارتباط با آنها تالیف کرد. نام مقالات او «استفاده از احتمالات در رمزگشایی» و «مقاله‌ای در باب آمار تکرارهای ریاضی» بود. این مقالات آنچنان برای سازمان ارتباطات انگلستان باارزش بودند که تا آوریل سال ۲۰۱۲ به آرشیو ملی انگلستان تحویل داده نشدند. یکی از ریاضی‌دانان این سازمان که با هویتی مبهم و نام «ریچارد» اخیرا در این باره مصاحبه کرده گفته است:

تاخیر ۷۰ ساله در تحویل این مقاله‌ها، نشان‌دهنده‌ی اهمیت آنها است. مقاله‌های تورینگ، جزئیات آنالیزهای ریاضی را برای سعی و خطا و پیدا کردن محتمل‌ترین تنظیمات ماشین‌های رمزنگاری شرح داده‌اند. سازمان ارتباطات انگلستان تاکنون حداکثر استفاده را از این مقاله‌ها کرده و اکنون مشکلی با انتشار عمومی آنها ندارد.

نابغه‌ی ریاضیات و احتمالات قرن بیستم در زمان فعالیت در بلچلی به رفتارهای خاص شهرت داشت. همکارانش لقب Prof را برای او انتخاب کردند و تا سال‌ها از رفتارهای عجیب این نابغه یاد می‌کردند. تورینگ در این زمان یک دونده‌ی استقامت حرفه‌ای نیز بود. او مسافت ۶۴ کیلومتری تا لندن را برای حضور در جلسات مهم می‌دوید. این آمادگی بدنی باعث شد که این دانشمند ریاضیات برای حضور در تیم المپیک ۱۹۴۸ انگلستان کاندید شود. او تنها ۱۱ دقیقه دیرتر از قهرمان آن سال‌های انگلستان یعنی توماس ریچارد به خط پایان رسید و از تیم المپیک جا ماند. تورینگ در سال ۱۹۴۶ مفتحر به دریافت نشان «رتبه‌ی امپراتوری بریتانیا - OBE» از دستان شاه جورج ششم شد اما فعالیت‌هایش تا سال‌ها بعد مخفی ماند.