Размышления о думающих машинах. Тьюринг. Компьютерное исчисление - Rafael Lahoz-Beltra

1952 Представляет уравнения реакции - диффузии, ставшие первой работой по математической биологии, изучению морфогенеза. В этом же году его арестовывают и назначают ему принудительную гормональную терапию.

1954 В возрасте 41 года Тьюринг совершает самоубийство, съев яблоко, отравленное цианидом.

Глава 1

Что такое компьютер

Уже в XVII веке Блез Паскаль и Готфрид Лейбниц придумали машины, с помощью которых стало возможным совершать элементарные арифметические операции. Однако мечтой Лейбница было создание машины, способной мыслить. Этой мечте суждено было исполниться лишь в XX веке, когда Алан Тьюринг разработал теоретические основы, позволившие создать первые компьютеры.

Алан Мэтисон Тьюринг родился 2 июня 1912 года в Лондоне. За год до этого его родители, Юлиус Мэтисон Тьюринг и Этель Сара Стони, жили в индийском городе Чхатрапуре, отец работал в Индийской гражданской службе. Однако, ожидая появления на свет ребенка, Тьюринги решили, что это событие должно произойти в Соединенном Королевстве, поэтому переехали в Лондон, где и родился Алан, второй и последний их сын. После рождения Алана его отец подумал, что Индия — не самое лучшее место для новорожденного, так что Этель Сара и дети остались в Англии, а сам Юлиус отправился на службу в Чхатрапур. Семью он навещал время от времени. Когда Алану исполнился один год, его мать также уехала в Индию, чтобы жить вместе с отцом. Детей она оставила на попечении знакомых в Гилдфорде, и ближайшие несколько лет сыновья Тьюрингов видели родителей лишь изредка.

Тьюринги принадлежали к верхушке среднего класса, в котором чтили традиции и ценности британского образования. Сам Алан был от этих ценностей весьма далек, и это трагически повлияло на его судьбу. Ни по материнской, ни по отцовской линии в числе его родственников не было великих ученых и других знаменитостей. Единственным Тьюрингом, добившимся некоторой славы, был Харви Дория Тьюринг, дядя Алана, — он прекрасно ловил рыбу на муху. Однако, несмотря на отсутствие в семье интеллектуальной традиции, Алан еще в раннем возрасте начал демонстрировать высокие интеллектуальные способности. Рассказывают, что в детстве он очень интересовался числами, буквами и головоломками и на прогулках часто останавливался около фонарей, чтобы рассмотреть их серийные номера. В возрасте шести лет маленький Алан решил, что для сбора меда хорошо бы нарисовать маршрут, которым летают пчелы, и таким образом узнать точку пересечения их путей — именно в этом месте нужно ставить ульи. Также известна история о том, как он понял, что велосипедная цепь падает со звездочки через определенное количество оборотов — для этого мальчика гораздо интереснее было попробовать решить такую задачу, чем просто купить новую цепь.

Детское увлечение Алана Тьюринга наукой начало развиваться в школьные годы. В шесть лет мать записала его в государственную школу святого Михаила, в которой особая роль придавалась изучению латыни. Вообще встреча с английской образовательной системой имела для Алана как положительные, так и отрицательные последствия: с одной стороны, она стала для него источником знаний и сформировала его интеллект, с другой — Алан не мог не войти в конфликт с приверженностью этой системы непоколебимым классическим ценностям и опорой на Англиканскую церковь и британское величие. В атмосфере традиционной английской школы сформировалась такая характерная черта личности Алана, как уважение к нормам. В этом смысле показателен следующий эпизод: однажды мать читала Алану «Путешествие Пилигрима» (The piligrim’sprogress; 1678) — классическое сочинение английской литературы, написанное Джоном Баньяном (1628— 1688), — и пропустила часть текста, так как посчитала, что религиозное содержание отрывка может быть слишком скучным для ребенка. Однако Алан объяснил матери, что пропущенная часть — самая главная в книге и без нее вся история теряет смысл.

После окончания школы святого Михаила Алан пошел по тому же пути, что и его старший брат Джон. Сначала он поступил в центр Хейзелхёрст, а затем был записан в частную школу Мальборо. Как и многие его сверстники, Алан ставил элементарные химические опыты и увлекался популярной в то время книгой «Чудеса природы, о которых должен знать каждый ребенок»(Natural Wonders every child should know) Эдвина Тенни Брюстера (1866-1960). Благодаря этому сочинению юноша смог познакомиться с научным взглядом на природу.

Кроме того, молодой Тьюринг впервые читал книгу, связанную с биологией, в которой использовалось слово «машина»: на ее страницах было сказано, что человеческое тело — «сложная машина», основной целью которой является поддержание жизни.

За идеей цифровых компьютеров стоит мысль о том, что эти машины предназначены для выполнения любой операции,

которая по силам команде людей.

Алан Тьюринг, «Вычислительные машины и разум»

Алана привлекали математика, химия и, как ни странно, французский. Мать записала его в подготовительную школу Хейзелхёрст, где он делал успехи, но при этом не слишком выделялся — был обычным хорошим учеником. Но позже родителям пришлось забрать сына из Хейзелхёрста, по всей видимости из-за конфликтов с другими учениками. Тьюринг уже в те годы славился атлетическим телосложением, которое поддерживал в течение всей жизни. В Англии того периода атлетические данные были не менее важны, чем академические успехи, и все это, принимая во внимание интеллектуальное развитие мальчика, делало его априори хорошим учеником. И все же мать сомневалась в способности Алана соответствовать суровым требованиям престижной частной школы, а для нее было так важно, чтобы сына туда приняли, ведь это входило в число обязательных признаков социального класса, к которому принадлежала семья Тьюрингов. В 1926 году, несмотря на все страхи матери, Алан успешно сдал вступительный экзамен в частную школу (Common Entrance Examination) и был принят в школу Шерборна.

Год обучения в ней решительным образом повлиял на формирование личности Тьюринга. Там проявился его интерес к разрешению задач, которые он сам перед собой ставил, и эти задачи далеко не всегда были связаны с темами, о которых рассказывали преподаватели. Как это часто происходит и сегодня, школьная система той эпохи не слишком поощряла одаренных учеников. Алан выигрывал школьные конкурсы по математике, изучил теорию относительности Эйнштейна, благодаря известной книге Артура Эддингтона «Природа физического мира» ( The nature of the physical world) познакомился с квантовой механикой. Тьюринг настолько выделялся среди остальных, что однажды директор школы сказал о нем:

«Если он намеревается остаться в частной школе, то должен стремиться к получению образования. Если же он собирается быть исключительно научным специалистом, то частная школа для него — пустая трата времени».

Среди связанных с Аланом необычных историй, доказывающих его упорство и целеустремленность, часто вспоминают случай, произошедший, когда Тьюрингу было 14 лет. В 1926 году в Соединенном Королевстве была объявлена всеобщая забастовка, и Алану, чтобы попасть на занятия, пришлось проехать 100 километров на велосипеде из дома в Саутгемптоне до школы с ночевкой в пансионе.

В Шерборне Тьюринг учился с 1926 по 1931 год. По всей вероятности, жесткие требования и правила школы стали причиной его стеснительности и замкнутости. На занятиях по греческому, латыни и английскому Алан не блистал, а вот на уроках по математике его талант полностью раскрылся. Он смог получить бесконечную последовательность тригонометрической функции, в частности обратной функции тангенса:

arctgx = х - x3/3 + x5/5 - x7/7...

В 1928 году, в возрасте 16 лет, Алан смог понять труды по теории относительности Эйштейна, а в 1929-м он с большим интересом читал работы Шрёдингера по квантовой механике. Именно в это время он подружился с Кристофером Моркомом, который учился классом старше. Через два года этот крайне одаренный мальчик неожиданно умер от туберкулеза, но в течение этого короткого срока Кристофер и Алан стали лучшими друзьями и много говорили о науке. Впервые Тьюринг встретил сверстника, разделявшего его интересы. Благодаря этой дружбе изменились и личные качества Алана, который стал гораздо общительнее. Друзья вместе отправились в Тринити-колледж, в Кембридж, чтобы просить о двух стипендиях, которые позволили бы им учиться в этом престижном заведении. И здесь мы вновь сталкиваемся с упорством Алана, которому для получения стипендии Кембриджского университета пришлось сдавать экзамены дважды: вначале, неудачно, в 1929 году и во второй раз в 1930-м. Однако со смертью Кристофера все его юношеские мечты о дружбе, все общие надежды рухнули. Это событие очень повлияло на Алана, который погрузился в глубокий душевный кризис и разочаровался в религии. Любопытно, что в течение практически трех лет (это видно из писем Тьюринга к матери Моркома) он был занят вопросом, как человеческий разум, в том числе и разум его друга, помещается в материи, то есть человеческом теле. Несмотря на зарождающийся атеизм Алан уверовал в бессмертие разума и заинтересовался, как именно происходит его отделение от тела после смерти. Прочитав труд Эддингтона, он предположил, что этот вопрос может быть связан с квантовой механикой. Учитывая возраст Тьюринга на тот момент, это доказывает его дарование и талант, ведь данная гипотеза, а именно роль квантовой механики в проблеме отношения разума и материи, лежала в основе исследований многих ученых середины XX века.