Баннер мобильный (3) Пройти тест

Алан Тьюринг: жизнь, вклад в науку и расшифровка «Энигмы»

Почему ученого называют отцом информатики и как он повлиял на ход Второй мировой войны.

История профи

21 января 2025

Поделиться

Скопировано
Алан Тьюринг: жизнь, вклад в науку и расшифровка «Энигмы»

Содержание

    «Гениальный человек гениален во всем», — так можно сказать про Алана Тьюринга, великого математика, логика и криптографа. Он с увлечением брался за задачи, которые другие считали невозможными, и находил решения.

    Тьюринг вошел в историю, как взломщик немецкой шифровальной машины «Энигма» и основоположник ИИ. Его подходы до сих пор применяют в технологиях, медицине и биологии. А спортивные достижения доказывают: сила разума и тела могут дополнять друг друга. Расскажем подробнее непростую историю его жизни.

    Детство и первое признание

    Алан Тьюринг родился 23 июня 1912 года в Лондоне в семье британского дипломата. Юлиус и Сара Тьюринг на время вернулись в Англию из Индии, чтобы сын получил европейское воспитание. Родители часто и надолго уезжали по службе из страны, оставляя Алана со старшим братом под присмотром друзей семьи — отставного армейского офицера с женой. 

    Незаурядные способности мальчика заметили еще в раннем возрасте. Так в шесть лет без помощи взрослых он сам научился читать за три недели. А в семь проанализировал траекторию, по которой летают дикие пчелы, и нашел улей с медом. Учебу мальчик начал в частном интернате — школе святого Михаила в Гастингсе. Здесь его талант отмечали и всячески поддерживали.

    Алан Тьюринг в детстве
    Алан Тьюринг в детстве. Источник

    Толчком к увлечению наукой стал альманах «Чудеса природы, о которых должен знать каждый ребенок» — подарок на десятый день рождения. Книга вдохновила на разработку собственной авторучки, печатной машинки и состава чернил.

    «У меня были умные и трудолюбивые мальчики, но Алан Тьюринг — гений».

    Директор школы святого Михаила

    От любимчика к белой вороне

    В 1926 году Алан Тьюринг поступил в престижную частную школу Шерборн, где не сразу нашел свое место. Одноклассники подшучивали над замкнутым и неопрятным новичком, не понимали его увлечения наукой. Первый друг появился год спустя — Кристофер Морком также интересовался математикой и астрономией. К сожалению, спустя три года парень умер от туберкулеза, что стало для Тьюринга большим ударом.

    Алан Тьюринг и Кристофер Морком на коллективном фото учеников школы Шерборн
    Алан Тьюринг и Кристофер Морком на коллективном фото учеников школы Шерборн. Источник

    С начала учебы отношения с учителями тоже не задались — Алана называли ленивым. Он мало времени уделял гуманитарным наукам, которые в то время считались наиболее важными. Другая проблема — почерк. Тьюринг писал настолько неаккуратно и неразборчиво, что учителя снижали отметки даже по тем предметам, которые нравились парню. 

     «Алану не стоит пытаться усидеть на двух стульях разом. … он должен стремиться к получению „образования“. Иначе частная школа для него — пустая трата времени».

    Директор школы Шерборн, из письма родителям

    Однако в тех областях, которые интересовали Тьюринга, он проявлял впечатляющие способности. Например, в 15 лет решал сложнейшие математические задачи, хотя не изучал основы матанализа. А в 16 лет познакомился с работами Альберта Эйнштейна и нашел ошибки в интерпретациях некоторых научных выводов. Учитель математики называл Алана гением, хотя и ругал за то, что парень разбирается во всем самостоятельно и пренебрегает работой в классе.

    Путь от студента к профессору

    После школы Тьюринг планировал поступить в Тринити-колледж, но не удалось — не добрал баллы. Он глубоко разбирался в точных науках, а вот по гуманитарным знаний не хватило. В итоге выбрал Королевский колледж Кембриджа, где его наставником стал математик Годфри Харолд Харди.

    Годфри Харолд Харди
    Годфри Харолд Харди. Источник

    Здесь было больше возможностей для роста и развития, и Алан Тьюринг сполна их использовал. Он блестяще справлялся с программой, изучал логику, квантовую физику и криптографию — расшифровку данных. А в 1935 году представил работу о центральной предельной теореме вероятностей. Этот труд принес ему признание и место в научном обществе Королевского колледжа. На тот момент ему было всего 23 года.

    Позже молодой и перспективный ученый поступил в Принстонский университет, где всего через два года получил звание профессора философии и математической логики.

    Во время учебы Тьюринг увлекается спортом. Бег на длинные дистанции помогает переключиться и отдохнуть от интенсивных интеллектуальных нагрузок. Позже он даже отбирался в британскую Олимпийскую сборную, но не смог участвовать из-за травмы. В архивах сохранилось фото 1946 года, где он участвует в марафоне.

    Алан Тьюринг завершает гонку
    Алан Тьюринг завершает гонку. Источник

    Машина Тьюринга: начало компьютерной науки

    Еще в Кембридже Алан задумал создать универсальное вычислительное устройство. В 1936 году молодой ученый представил абстрактную модель, которая выполняла любые возможные математические действия. Позже ее назвали машиной Тьюринга. 

    Интересно, что в основе работы лежала двоичная система счисления, хотя в те времена преобладала десятичная. Устройство состояло из двух частей:

    • бесконечной ленты, разделенной на ячейки, в каждой из которых записан математический символ;
    • головки, которая движется по ленте, считывает данные и выполняет заданные действия по строгим правилам — алгоритмам.

    Тьюринг показал — если задачу можно представить в виде последовательных логических шагов, она под силу машине. Эта идея стала фундаментом для развития информатики.

    Схема работы машины Тьюринга
    Схема работы машины Тьюринга. Источник

    Военные годы и расшифровка «Энигмы»

    В 1938 году Алан Тьюринг поступил на службу в главное шифровальное подразделение Великобритании, которое располагалось в Блетчли-парк. Спустя год его назначили руководителем группы Hut 8 и поставили задачу — разгадать секрет немецкой шифровальной машины «Энигма».

    Германия использовала это устройство для обмена сообщениями еще с 1928 года. Конструкция постоянно совершенствовалась и к началу Второй мировой войны «Энигма» стала практически неприступной. Миллионы возможных комбинаций и ежедневная смена кода надежно скрывали информацию о планах вермахта. Чтобы получить преимущество, союзники по антигитлеровской коалиции объединили усилия для взлома машины. В 1939 году польские криптографы предоставили Великобритании и Франции подробную схему «Энигмы» и наработки по дешифровке сообщений.

    Немецкая шифровальная машина «Энигма»
    Немецкая шифровальная машина «Энигма». Источник

    Тьюринг изучил материалы и понял — ручные способы дешифровки бесполезны. Он предложил создать машину, которая могла бы автоматически перебирать ключи — так появилась «Бомба». Устройство весом 2,5 тонны состояло из сотни электромагнитных барабанов и множества дополнительных блоков. К концу войны в Блетчли-парк работало уже 210 машин, которые раскрывали до 3000 сообщений в день. Это значительно укрепило положение Великобритании и повлияло на исход войны. 

    «Мой собственный вывод заключается в том, что это сократило войну не менее чем на два года».  

    Историк Гарри Хинсли, сотрудник Блетчли-парка в годы войны

    «Бомба» имитировала работу «Энигмы» и подбирала ключи с помощью подсказок — уже раскрытых сообщений. Для этого проверяла настройки и положение роторов, а также подключения на коммутационной панели. Возможных комбинаций было много. Машина делала логические предположения на основе содержания и структуры открытого текста, находила противоречия и исключала некоторые настройки. Так постепенно оставалось всего несколько параметров для детального анализа и полной дешифровки.

    Над «Бомбой» работала команда ученых, среди которых Гордон Уэлшман, Стюарт Милнер-Берри, Хью Александер. Однако именно Тьюринг занимался теоретической частью работы и был уверен, что задача по взлому «Энигмы» разрешима. 

    «Не может быть никаких сомнений в том, что работа Тьюринга была важнейшим фактором успеха.»

    Конел Хью О’Донел Александер, чемпион по шахматам и член команды по взлому «Энигмы»

    В 2014 году историю экранизировали — сняли фильм «Игра в имитацию».

    Наследие гения

    Исследуя возможности машин в послевоенные годы, Алан Тьюринг стал первопроходцем в нескольких областях науки и техники. Он доказал: компьютеры подходят не только для расчетов. Вот самые известные из его работ.

    Прообраз современного компьютера. В 1946 году выдающийся математик представил концепцию ACE — автоматической вычислительной машины с программируемой памятью. По замыслу автора устройство могло обрабатывать большой объем данных и решать сложные задачи.

    Хотя вначале проект посчитали дорогим и технически сложным, упрощенная версия устройства Pilot ACE появилась уже в 1950 году. Модель оказала значительное влияние на развитие вычислительной техники.

    Pilot ACE в лондонском Музее науки
    Pilot ACE в лондонском Музее науки. Источник

    Тест Тьюринга. В 1947 году ученый описал эксперимент, который стал основой для исследований в области ИИ и определил критерий оценки разумности машин.

    Суть проста: человек обменивается письменными сообщениями с двумя людьми: мужчиной и женщиной. Его цель — выяснить пол собеседников, задавая вопросы. При этом мужчина пытается запутать судью, а женщина помогает понять, кто есть кто. Тьюринг задался вопросом, сможет ли машина вместо мужчины участвовать в таком эксперименте. И будет ли исследователь так же часто ошибаться в выводах. Современная CAPTCHA — обратный тест Тьюринга.

    Первая шахматная программа. В 1948 году совместно с Дэвидом Чемперноуном ученый создал алгоритм для игры в шахматы TuroChamp. Программа анализировала расположение фигур на доске, их взаимодействие и предлагала наиболее выгодные ходы для победы.

    В те годы компьютеры не обладали достаточной мощностью, поэтому Тьюринг разыгрывал партии вручную, следуя подсказкам алгоритма. Этот эксперимент стал важным шагом в развитии машинного обучения.

    Теория морфогенеза. В 1952 году Тьюрингу удалось математически обосновать, как формируются узоры в природе: пятна на шкуре леопарда, полосы на теле зебры или спирали на раковинах. Ученый предложил модель химической реакции, где вещества — морфогены — особым образом взаимодействуют и распространяются в ткани. Это движение вызывает появление симметричных и асимметричных структур.

    Эта работа стала революцией в биологии и помогла лучше понять процессы развития растений, животных и человека. Эти принципы применяются в медицине и биоинформатике для изучения заболеваний и роста тканей.

    Синтезированная музыка. В 1951 году Алан Тьюринг написал код, который помог компьютерам издавать звуки: уведомлять об ошибках или завершении работы. Однако школьный учитель и пианист Кристофер Стрэчи увидел в этой идее большее — возможность создавать музыку.

    Благодаря его программам компьютер Mark II исполнил три мелодии: гимн Великобритании, детскую песню и популярную композицию тех лет. Этот эксперимент стал отправной точкой для создания современной цифровой музыки и аудиотехнологий.

    Трагическая судьба и посмертное признание

    Несмотря на значительный вклад в победу над нацистами и науку, в 1952 году у Алана Тьюринга возникли проблемы с властями. Его обвинили в непристойном поведении, привлекли к уголовной ответственности и отстранили от исследований.

    Вместо тюремного срока ученый выбрал курс принудительного лечения, которое пошатнуло его физическое и ментальное здоровье. По официальной версии, в 1954 году он закончил жизнь самоубийством, хотя друзья и родные посчитали его смерть случайностью.

    В 2009 году британское правительство принесло извинения за уголовное преследование Алана Тьюринга. Четыре года спустя королева Елизавета ll помиловала выдающегося ученого.

    Скульптура Алана Тьюринга из угольного сланца по заказу филантропа Сиднея Франка.
    Скульптура Алана Тьюринга из угольного сланца по заказу филантропа Сиднея Франка. Источник

    Сегодня Алан Тьюринг считается одной из ключевых фигур в развитии науки и технологий. В память о нем названы:

    • астероид;
    • здание факультета инженерных и физических наук Университета Суррея в Англии;
    • аудитория отдела информатики Университета Лилль в Северной Франции;
    • корпуса в вузах разных стран;
    • улица рядом с Манчестерским университетом, где ученый работал над компьютером Mark l;
    • ежегодная конференция — Тьюринг-фест собирает энтузиастов технического прогресса, предпринимателей и лидеров отрасли;
    • награда Ассоциации вычислительной техники — премия Тьюринга присуждается за выдающиеся достижения в сфере информатики.

    Открытия Алана Тьюринга опередили время и стали фундаментом для технологий, которые изменили все: от науки до повседневной жизни.

    История профи

    Поделиться

    Скопировано
    0 комментариев
    Комментарии