آلن تورینگ و هوش مصنوعی

​

​

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.

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.

تورینگ 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.

اختراع دستگاه Bombe

آلن تورینگ چند هفته پس از ورود به بلچلی پارک، دستگاه الکترومکانیکی Bombe را برای رمزگشایی پیام‌های دستگاه انیگما تولید کرد. دستگاه او با بهبود فرآیندهای دستگاه لهستانی Bomba تولید شده بود. این دستگاه به جستجو میان تنظیمات احتمالی برای رمزگشایی انیگما می‌پرداخت. اولین دستگاه Bombe در ۱۸ مارس سال ۱۹۴۰ شروع به کار کرد.

تیم تحت رهبری تورینگ از اختراع خود شگفت‌زده بودند؛ چرا که سرعت رمزگشایی آنها بیشتر از دستگاه لهستانی بود. تنها مشکل آنها در دوران جنگ، کمبود نیروی انسانی و دستگاه‌های رمزگشایی بود. این مشکل امکان رمزگشایی سیگنال‌های فراوان نازی‌ها را از متفقین گرفته بود. تیم رمزگشایی بلچلی از کمبود امکانات رنج می‌برد؛ به همین خاطر آنها پس از تلاش‌های ناموفق، در اقدامی جسورانه نامه‌ای مستقیم به وینستون چرچیل نوشتند. در این نامه که اسم آلن تورینگ در ابتدای لیست امضا کنندگان آن بود، از کمبود امکانات گلایه شده و به این نکته اشاره شده بود که در صورت تامین مالی کافی، تولید بیشتر دستگاه‌های رمزگشایی، از خسارات بسیاری در جنگ جلوگیری خواهد کرد. چرچیل واکنشی سریع به این نامه داشت و به مسئولان امر کرد که تمامی نیازهای این تیم رمزگشایی را تامین کنند. از آن زمان تا پایان جنگ جهانی دوم، حدود ۲۰۰ دستگاه رمزگشایی ساخته شدند.

نابغه‌ی هوش مصنوعی در خلال فعالیت‌هایش در طول جنگ جهانی دوم، دستگاه‌های رمزگشایی متعددی تولید کرد. یکی از این دستگاه‌ها Hut 8 نام داشت که برای رمزگشایی دستگاه مخصوص نیروی دریایی نازی‌ها ساخته شده بود. دستگاه انیگمای نیروی دریایی ارتش نازی، بسیار حرفه‌ای‌تر از دیگر دستگاه‌های انیگما بود و تورینگ با رمزگشایی تنظیمات آن، کمک بزرگی به پایان جنگ جهانی دوم کرد.

تیم رمزگشایی برای تامین نیازهای مالی و تجهیزاتی خود، مستقیما به وینستون چرچیل نامه نوشت

یکی دیگر از دستگاه‌هایی که تورینگ در ساخت آنها نقش داشت، Delilah نام دارد. این دستگاه برای رمزنگاری و رمزگشایی پیام‌های صوتی استفاده می‌شد. ایده‌ی ساخت این دستگاه پس از سفر سال ۱۹۴۲ به آمریکا به ذهن آلن خطور کرد. او این دستگاه را به کمک دونالد بیلی ساخت. دستگاه دلیلا به خوبی کار می‌کرد اما ساخت آن بیش از حد به طول انجامید و نیروهای متفقین نتوانستند از این دستگاه در جنگ استفاده کنند.

​

تست تورینگ و اولین کامپیوترهای مدرن

پدر علوم مدرن کامپیوتر در سال‌های ۱۹۴۵ تا ۱۹۴۷ در منطقه‌ی همپتون لندن زندگی می‌کرد. او در این زمان در کتابخانه‌ی ملی فیزیک لندن مشغول طراحی «دستگاه محاسبه‌گر اتوماتیک» بود. او در ۱۹ فوریه‌ی سال ۱۹۴۶ مقاله‌ای منتشر کرد که پایه و اساس ساخت کامپیوترهای اولیه با حافظه‌های الکترونیکی را شرح می‌داد.

اگرچه دستگاهی که تورینگ توضیح داده بود یک طرح اولیه بود، اما او تصمیم داشت تا آن را به طور واقعی بسازد. فعالیت‌های محرمانه در خلال جنگ، تولید این دستگاه‌ها را به تعویق انداخت و انرژی آلن برای ساخت آن نیز از بین رفت. به هر حال زمانی که او در سال ۱۹۴۷ به کمبریج بازگشت، ساخت کامپیوتر مورد نظرش در غیاب او شروع شد. اولین کامپیوتری که از طرح او ساخته شد، Pilot ACE نام داشت که اولین برنامه‌ی خود را در ۱۰ می سال ۱۹۵۰ اجرا کرد. 

تورینگ در سال ۱۹۴۸ یک کرسی تحقیقاتی در دانشگاه منچستر دریافت کرد. یک سال بعد او قائم مقام آزمایشگاه کامپیوتر این دانشگاه شد. فعالیت اصلی او در این دانشگاه، توسعه‌ی نرم‌افزار برای یکی از اولین کامپیوترهای حافظه‌دار تاریخ با نام Manchester Mark 1 بود. در خلال فعالیت‌های آن سال‌ها، او آزمایشی تحت نام «تست تورینگ» معرفی کرد که با انجام آن، هوشمندی کامپیوترها اندازه‌گیری می‌شد. مدل برعکس تست تورینگ، امروزه تحت نام Captcha در 

اینترنت استفاده می‌شود. او در ادامه پیشنهاد داد که برای صحبت با کامپیوترها، به جای آن که آنها را توانمند به درک زبان افراد بالغ کنیم، کامپیوتری با ذهن یک کودک ساخته و آن را برای یادگیری برنامه‌ریزی کنیم.

آلن تورینگ اولین نرم‌افزار کامپیوتری شطرنج را توسعه داد

از دیگر فعالیت‌های نرم‌افزاری تورینگ در آن سال‌ها می‌توان به توسعه‌ی نرم‌افزار شطرنج برای کامپیوتر Ferranti Mark 1 اشاره کرد. البته این نرم‌افزار به خاطر نبود 

زیرساخت لازم در دستگاه، قابل اجرا نبود. آلن نرم‌افزار را شبیه‌سازی کرده و خودش الگوریتم آن را اجرا کرد. در یک اجرای آزمایشی، هر حرکت او بر طبق الگوریتم نیم ساعت به طول انجامید اما بالاخره این نرم‌افزار و الگوریتم به عنوان اولین نرم‌افزار بازی شطرنج در کامپیوتر شناخته شد.

یادبودها

یکی از ماندگارترین یادبودهای پدر علم کامپیوتر مدرن، «جایزه‌ی تورینگ» است. این جایزه که به 

نوبل دنیای کامپیوتر معروف است، از سال ۱۹۶۶ هرساله به برترین فعالان این صنعت تعلق می‌گیرد. انتخاب فرد برتر و برگزاری مراسم این جایزه، توسط انجمن دستگاه‌های محاسباتی یا 

ACM برگزار می‌شود. این انجمن، قدیمی‌ترین انجمن علوم کامپیوتر در جهان است.

​

مجسمه‌ها و یادبودهای ساختمانی زیادی نیز تاکنون به یاد این دانشمند بزرگ ساخته شده‌اند. خیابان و پل آلن تورینگ در شهر منچستر، از مشهورترین این یادبودها هستند. در سال ۱۹۹۹، مجله‌ی تایمز تورینگ را در میان ۱۰۰ فرد مهم قرن بیستم قرار داد. جمله‌ی یادبود این مجله برای تورینگ به این صورت بود: «هر فردی که دکمه‌ای را روی صفحه‌کلید می‌فشارد یا یک نرم‌افزار را باز می‌کند، در حال کار روی تجسمی از ماشین تورینگ است.»

جایزه‌ی تورینگ معروف به نوبل کامپیوتر هرساله به برترین فعالان این صنعت اعطا می‌شود

برخی از کارشناسان و کاربران دنیای کامپیوتر، لوگوی شرکت 

اپل که سیبی گاززده است را نیز به آلن تورینگ مربوط می‌دانند و این در حالی است که هم شرکت و هم طراح لوگو، هرگونه ارتباط این طراحی را با این دانشمند تکذیب کرده‌اند. البته استیو جابز در جایی گفته بود که ای کاش این طراحی به تورینگ مربوط می‌شد!

​

اتاق‌ها، سالن‌های کامپیوتر و بورسیه‌های متعددی در دانشگاه‌های بزرگ دنیا به نام این دانشمند فقید نامگذاری شده‌اند. دانشگاه‌های کمبریج، ادینزبرگ، آستین، استنفورد، واشنگتن و منچستر، برخی از دانشگاه‌هایی هستند که یادبودهایی به نام آلن تورینگ دارند.

​

هوش مصنوعی