Година на Алън Тюринг в света и Украйна Същността на събитието Организатори Статистика Път на живота Трагедия на личния живот Разпознаване Съвременни обяснения на теорията на Тюринг Варианти на интерпретация на теста Критика на теста Прогнози Постижения и принос към науката Криптография Машина на Тюринг Тест на Тюринг
Повече от 70 университета по света Повече от 50 организации - партньори на проекта Повече от 80 планирани събития Международни научни и творчески конкурси, конкурси за стипендии Изложби, посветени на Алън Тюринг и неговата дейност Цикли от филмови и телевизионни прожекции Публикуване на редица книги Редица събития, които ще се проведат през 2012 г. в много страни по света. Значителна част от събитията ще се проведат на места, които са имали особено значение в живота на Алън Тюринг – Кеймбридж, Манчестър и Блечли Парк. (Стогодишнината на Тюринг, Годината на Алън Тюринг)
(Алън Матисън Тюринг) 23 юни 1954 г. Великобритания Въвежда математическата концепция за абстрактен еквивалент на алгоритъм или изчислима функция, която тогава е наречена „машина на Тюринг“. Той беше един от първите, които повдигнаха въпроса за способността на компютъра да мисли, тоест въпроса за изкуствения интелект, и беше първият, който предложи критерий за оценка на мисловните способности на машината. Допринесе за криптографията, математиката, логиката и всички по-нататъшни разработки в компютърните науки. Той често е наричан „бащата на компютърните науки“, основателят на теорията за изкуствения интелект, първият теоретик на съвременното програмиране и дори първият хакер в света.
Корените на семейство Тюринг се връщат към 14-ти век, към старото шотландско семейство на баронети Турини от Фоверан от Абърдийншир. Дядо, Джон Робърт Тюринг: диплома по математика от Кеймбридж. Баща, Джулиус Матесън Тюринг: бакалавър по история и литература, Оксфорд; изучаване на индийската история и езици. Майка, Етел Сара Стоуни: учи изкуство и музика в Сорбоната. Семейство Стоуни: добре известно семейство в научния свят, което даде на света известния физик Джордж Стоуни, член на Английското кралско общество. „Биографията на човек никога не започва от момента на неговото раждане. Освен това биографията на истински гений. Наистина, за да възникне физическа и духовна структура, в която гениалността да се прояви в цялата си пълнота, е необходимо необичайно систематично взаимодействие, смесване на гени и хромозоми, необясними сили и материи, и то в продължение на няколко поколения. ”
Лошо представяне... Безнадеждно изоставане... Той е от онези ученици, които създават проблеми на всяко училище и цялото общество Рецензии на училищните учители Алън Тюринг Ако остане в училище, той трябва да си постави за цел да стане образован. Ако той трябва да бъде само учен, тогава той си губи времето тук. Книги, които шокираха: Природни чудеса, за които всяко дете трябва да знае (Едуин Брустър) Природата на физическия свят (Артър Едингтън) Алън Тюринг Алън Тюринг на 16 години
Повратната точка в живота на Тюринг е запознанството му с Кристофър Морком, с когото го свързва, наред с други неща, интересът към математиката и астрономията. Кристофър Морком Те мечтаеха да променят света заедно. Заедно се подготвяхме и взехме изпити в Кеймбридж. Кристофър беше приет, но Алън не. През февруари 1930 г. Крис внезапно се разболява. Той беше откаран в болница и имаше две операции, но това не помогна и седмица по-късно той почина. Причината е туберкулоза, от която се е заразил в детството. Алън Тюринг реши, че сега трябва да живее не само за себе си, но и за него и трябва да постигне в науката това, което Крис не може. Работата на Крис винаги е била по-добра от моята, пише Тюринг, „той беше невероятно надарен“.
Кингс Колидж, Кеймбридж Книги, които шокираха: Математически основи на квантовата механика, (Джон фон Нойман) Вернер Хайзенберг, Ервин Шрьодингер (работи по квантова механика) Въведение в математическата философия (Бертран Ръсел) Основи на аритметиката (Готлиб Фреге) Магистърска теза: Централна граница теорема теория на вероятностите Научен ръководител (и колега до края на живота си): математик (тополог) Макс Нюман (). Максуел Херман Александър "Макс" Нюман
Тезата на Чърч–Тюринг: доказателство за фундаменталната неразрешимост на „проблема за разрешимост“ (доказателство за последователността на аксиомната система на обикновената аритметика) от Дейвид Хилбърт. Опровержение на надеждите на Д. Хилберт и неговите последователи, които вярваха, че математиката, като най-формализираната част от човешкото познание, може да бъде представена като набор от аксиоми и теореми. За да разреши този проблем, Тюринг разработи концепцията за абстрактен цифров компютър. Ясна дефиниция на концепцията за метод като определен алгоритъм, който може да се изпълнява механично, без творческа намеса. Модел на изчислителния процес: всеки алгоритъм е разделен на последователност от прости, елементарни стъпки Неефективност на изграждането на специализирани компютри и идеята за универсален електронен компютър. Тази логическа конструкция впоследствие е наречена „машината на Тюринг“. (История на създаването)
(принцип на работа) Изключително проста и изключително обща принципна схема на автоматичен компютър. Заключения: Всеки изчислителен или логически процес, за който съществува алгоритъм, може да бъде автоматизиран с помощта на такава примитивна машина. И обратното: всичко, което може да се направи с тази машина, е подчинено на алгоритъм. Проблеми, които не могат да бъдат решени от тази машина, са алгоритмично неразрешими за всяка, дори и най-мощната машина, не само днес, но и на бъдещето. Само човешкият мозък може да се справи с алгоритмично нерешими проблеми.
(физическо въплъщение на идеята за компютър) Принстънския университет, получаване на докторска степен. Работете с Алонзо Чърч, Джон фон Нойман, Алберт Айншайн и други изключителни физици и математици. Първи дискусии за изчислителни и мислещи машини с Джон фон Нойман. Отново Кеймбридж: работа в Националната физическа лаборатория в Кеймбридж в групата по проектирането и създаването на компютъра ACE (Automatic Computing Engine). Манчестър: Работил в математическия отдел на Макс Нюман за разработване на компютър като програмен ръководител. 21 юли 1948 г.: стартиране на първата програма на създадения компютър Mark-1: първият работещ компютър със запаметена програма. Написване на първото ръководство за програмиране и първата програма за шах.
(декодиране на кодове на Enigma) Шифрова машина Enigma Работете в Националния кодов център в Bletchley Park като част от секретния проект Ultra, чиято цел беше да се намери метод за дешифриране на секретни немски кодове, създадени с помощта на електрическата шифираща машина Enigma. Създаване на специални компютри за дешифриране на немски съобщения (“Хийт Робинсън”, “Питър Робинсън”, “Бомба” и др.). Участие в създаването на Colossus – първият (не само в Англия, но и в света) напълно електронен компютър (под ръководството на М. Нюман). „Не искам да кажа, че спечелихме войната благодарение на Тюринг, но си позволявам да кажа, че без него можеше да я загубим. Аз добър
(поставяне на въпроса за изкуствения интелект) Средата на 20 век: възникване на интерес към изкуствения интелект като ново научно направление. Статиите Intelligent Machinery (1948) и Computing Machinery and Intelligence, впоследствие препубликувани като "Can the Machine Think?" (Може ли една машина да мисли?) (1950). Въпросът не е „може ли една машина да мисли?“, а „може ли една машина да прави това, което ние (като мислещи същества) можем да правим, тоест това, което наричаме „мислене“. „Играта на имитация“ като критерий за оценка на умствената дейност на машината. Последици: За първи път е предложен някакъв оперативен критерий, който да отговори на въпроса „Може ли една машина да мисли?“ Лингвистичен подход: Въпросът дали една машина може да мисли се свежда до въпроса дали една машина може адекватно да комуникира с човека на естествен език. (според Тюринг „методът на въпросите и отговорите е подходящ за покриване на почти всяка област на човешката дейност, която искаме да разгледаме“).
Преследване за хомосексуалност, обвинения в „непристойно поведение“. 31 март 1953 г. - процес и присъда: затвор или инжекции на женския хормон естроген (метод на химическа кастрация). Той избра второто. Уволнение от отдел "Кодове". 8 юни 1954 г.: Тялото на Алън Тюринг е открито от икономка. Присъдата на следствието: самоубийство чрез отравяне с калиев цианид. 10 септември 2009 г.: Британският министър-председател Гордън Браун публично се извини за преследването, на което са подложени Алън Тюринг и хиляди други гей мъже, осъдени по хомофобски закони. Ябълка... библейски символ на знанието и греха, символ на трагичната любов и смъртта на самия Тюринг; алюзия за ябълката, вдъхновила теорията на Исак Нютон за гравитацията; известното лого на Apple с отхапана ябълка...
Новата вълна на популярност за Алън Тюринг започва в самия край на 20-ти век, когато той става известен не само и не толкова с приноса си към компютърните науки и математиката, а като човек, пострадал от своята нестандартност, един вид на културен герой, символ и надежда на всички преследвани и преследвани. Огромно количество биографична и изследователска литература. Споменавания в исторически и фантастични романи от Нийл Стивънсън, Робърт Харис, Хари Харисън, Марвин Мински, Уилям Гибсън. Поне две опери и няколко песни, включително и на китайски. Продукцията на Уест Енд и Бродуей в Лондон на наградената пиеса „Разбиване на кода“: филмът „Разбиване на кода“; 2011: филм "Играта на имитатора" (не е завършен). 2002: Класиран на 21-во място в списъка на BBC 100-те най-велики британци в историята. 1999: Списание Time обявява Тюринг за един от 100-те най-важни хора на 20 век.
През 1974 г. Асоциацията за компютърни машини (ACM) учредява наградата Алън Тюринг, призната в световната компютърна общност за най-високото отличие. Също така кръстен на Алън Тюринг: Паметници и паметници: в Блечли Парк, на територията на Университета на Орегон, на територията на Университета на Съри, в Саквил Парк в Манчестър. Компютърни лаборатории на редица университети. Alan Turing Road в кампуса на университета в Съри (Великобритания); Околовръстният път около Манчестър се нарича The Turing Way, а мостът, по който минава, се нарича мостът на Алън Тюринг. (Мостът на Алън Тюринг). Академични сгради на университетите в Манчестър, Оксфорд Брукс, Университета на Манчестър, Отворения университет, Университета Оксфорд Брукс и Орхуския университет (Дани), Международното училище по информационни науки (Франция) и др. Годишни конференции и състезания в редица градове наоколо Светът. Език за програмиране, създаден през 1982 г. от учени от университета в Торонто. Паметник на Алън Тюринг в кампуса на университета в Съри (Великобритания)
Днес, повече от 50 години след като Тюринг публикува първите резултати от работата си в областта на изкуствения интелект, поставените от него въпроси остават актуални и освен това пораждат нови интерпретации. Сред тях: Тест за минимален интелигентен сигнал (MIST). Предложено от Крис МакКинстри. Разрешени са само два вида отговори: „да“ и „не“. Използва се за събиране на статистическа информация за измерване на ефективността на програми, които прилагат изкуствен интелект. Тест за безсмъртие. Определя дали характерът на човек е предаден качествено, а именно дали е възможно да се разграничи копираният герой от характера на лицето, което е служило като негов източник. Мета тест на Тюринг. Един обект (по-специално компютър) се счита за интелигентен, ако е създал нещо, което самият той иска да тества за интелигентност. Обратен тест на Тюринг. Модификация на теста на Тюринг, при която целта или една или повече роли на машината и човека са разменени. Задачата на компютъра е да определи с кого е разговарял: човек или друг компютър. CAPTCHA (от английски: Напълно автоматизиран публичен тест на Тюринг за разграничаване на компютрите и хората). Един вид обратен тест. Целта е предотвратяване на атаки от автоматизирани системи на сайта.
Прекален антропоморфизъм: тества се само способността на машината да прилича на човек, а не интелигентността на машината като цяло. Тестът не взема под внимание следните възможности: Понякога поведението на човек не подлежи на разумно тълкуване. Някои интелигентни поведения не са присъщи на хората. Тестът на Тюринг е критикуван по няколко причини: Непрактичност: Антропоморфизмът на теста означава, че той не може да бъде наистина полезен при разработването на интелигентни машини. Например, при проектирането на самолети ние изобщо не се стремим да създадем интелигентна машина, която прави човешки грешки. Възможност за симулиране на интелигентност: Тестът на Тюринг е ясно бихевиористки или функционалистки: той тества само как субектът действа. Машина, преминала теста, може да имитира човешкото разговорно поведение просто чрез „неинтелигентно“ следване на механични правила (известен пример: мисловният експеримент на американския философ Джон Роджърс Сърл „Китайска стая“).
В статията „Мозъчният ум компютърна програма ли е?“ („Дали мозъкът мисли като компютърна програма?“), публикуван през 1990 г., Сърл описва доказването, че когато се прилага тестът на Тюринг, няма начин да се разграничи истинската умствена дейност на програмата от механичното изпълнение на правилно подготвени инструкции. („Китайска стая“ от J.R. Searle)
Тюринг прогнозира, че машините в крайна сметка ще могат да преминат теста, който той разработи. Той дори посочи конкретни дати: до 2000 г. машини с капацитет на паметта около 125 MB) ще могат да измамят 30% от съдиите. Към днешна дата нито една програма не е успяла да премине теста. Наградата Loebner е награда от 100 000 долара, учредена през 1990 г. от американския учен и филантроп Хю Лобнер и се присъжда на победителя в годишно състезание, в което компютърни програми се състезават за преминаване на теста на Тюринг. Елайза (ELIZA) (кръстена на Елиза Дулитъл от пиесата Пигмалион от Бърнард Шоу) е една от първите програми, които участват в конкурса Loebner; създаден от немско-американския учен Джоузеф Вайзенбаум през 1966 г. A.L.I.C.E. (съкращение от Artificial Linguistic Internet Computer Entity, което буквално може да се преведе като „Artificial Linguistic Internet Computer Entity“) е лидер в този вид програма, която печели наградата Loebner три пъти (през 2000, 2001, 2004). Събеседник програма A.L.I.C.E.
Така че, очевидно, трябва да се признае, че прогнозите на Алън Тюринг относно изкуствения интелект не са се сбъднали досега и следователно въпросът „може ли една машина да мисли?“ все още остава отворен. Както и въпросите: трябва ли една машина да мисли? Трябва ли една машина да мисли точно както човек? Наистина ли е толкова важен въпросът за виртуалния ум, постигащ неразличимост от човешкия? И много други…
100 години от рождението на Алън Тюринг Юлия Киселева Магистър по религиозни науки, Донецк национален технически университет Презентационните материали са достъпни на уебсайта на Асоциацията на философите и религиозните изследвания:
Определение за машина на Тюринг
Машината на Тюринг е абстрактен изпълнител, който изпълнява алгоритмичен процес, създаден, за да изясни концепцията за алгоритъм. Това е математически обект, а не физическа машина. Предложена от Алън Тюринг през 1936 г., машината на Тюринг е строга математическа конструкция, математически апарат, създаден за решаване на определени проблеми.
Структура и описание на машината на Тюринг Машината на Тюринг се състои от: безкрайна лента, разделена на клетки; колички (четящи и пишещи глави); програмируема машина (програма в таблична форма). Машината „вижда“ само една клетка всеки път. В зависимост от това каква буква вижда, както и в зависимост от състоянието си q, автоматът може да извърши следните действия: да напише нова буква в наблюдаваната клетка; преместете лентата с една клетка надясно/наляво или останете неподвижни; преминете към ново състояние.
1) Външна азбука A = ( a 0 , a 1 , …, a n ) Елементът a 0 се нарича празен символ или празна буква (знак, че клетката е празна). В тази азбука оригиналният набор от данни и резултатът от алгоритъма са кодирани под формата на дума. Дизайн на машината на Тюринг
2) Вътрешна азбука Q = ( q 0 , q 1 , …, q m ), ( P, L, N! ) Във всеки момент машината на Тюринг е в едно от състоянията q 0 , q 1 , …, q m In този случай: q 1 - начално състояние (машината започва да работи) q 0 - крайно състояние (машината е приключила работа) Символи (P, L, N!) - символи за преместване (надясно, наляво, на място) Структура на машината на Тюринг
Видове команди на машината на Тюринг Напишете нова буква в наблюдаваната клетка Преместете по лентата една клетка надясно/наляво или останете на място (R, L, N) Преминете към ново състояние. a 0 a 1 … a i … a j q 0 q 1 … a k ( LPN ) q m q i … q j 1 1 1 * 1 1 Индикация за промяна на символа Индикация за смяна на каретката Индикация за вътрешна промяна на състоянието
3) Външна памет (лента) Машината има лента, разделена на клетки, във всяка от които може да бъде записана само една буква. Структура на машина на Тюринг
3) Външна памет (лента) Дизайн на машината на Тюринг Празна клетка съдържа 0 . Във всеки момент на лентата се изписват краен брой непразни букви. Лентата е ограничена, но във всеки момент се допълва с клетки отляво и отдясно, за да запише нови непразни знаци. Това съответства на принципа на абстракцията на потенциалната осъществимост
4) Каретка (управляваща глава) Каретката на машината се намира над определена клетка на лентата - възприема символа, изписан в клетката, в един цикъл на работа каретката се премества с една клетка (вдясно, вляво) или остава вътре място Дизайнът на машината на Тюринг
5) Функционална диаграма (програма) Машинната програма се състои от команди: Структура на машината на Тюринг За всяка двойка (q i, a j) машинната програма трябва да съдържа една команда (детерминирана машина на Тюринг)
Когато машината започне да работи, първоначалният набор от данни под формата на дума се доставя на лентата. Описание на работата на машината на Тюринг Ще кажем, че непразна дума в азбуката A\ (a 0. ) се възприема от машината в стандартна позиция, ако: - е посочено в последователни клетки на лентата, - всички други клетки са празни - машината разглежда най-дясната клетка от тези, в които е написана думата
Описание на работата на машина на Тюринг Стандартната позиция се нарича начална (крайна), ако машината, която възприема дума в стандартната позиция, е в начално състояние q 1 (стоп състояние q 0)
Намирайки се в некрайно състояние, машината прави стъпка, която се определя от текущото състояние q i и наблюдавания символ a j Описание на работата на машина на Тюринг
Описание на работата на машина на Тюринг В съответствие с командата q i a j q k a l X се извършват следните действия: 1) Съдържанието на наблюдаваната клетка a j се изтрива и в нея се записва символът a l (който може да съвпада с a j). 2) Машината преминава в ново състояние q k (то може да съвпадне със състоянието q i) 3) Каретката се движи според контролирания символ X (R, L, N!)
Когато машината премине в крайно състояние q 0, на лентата се записва резултатът от алгоритъма - думата от азбуката A\ (a 0) Описание на работата на машината на Тюринг.
Машинна дума (конфигурация) на машина на Тюринг е дума от формата 1 q k a l 2 , където 1 и 2 са думи от азбуката A.
Конфигурацията 1 q k a l 2 се интерпретира, както следва: - машината е в състояние q k - каретката сканира символа a l на лентата - 1 и 2 са съдържанието на лентата преди и след символа a l
Ситуации на неприложимост на машина на Тюринг Счита се, че машината на Тюринг е неприложима към дадена входна дума, ако в програмата няма спиращи клетки или машината не ги удря по време на работа. Например: машина на Тюринг е приложима към дадена входна дума, ако след като е започнала да работи върху тази входна дума, рано или късно тя достигне до една от клетките за спиране. Как се промени примерната програма? а 0 0 1 q 1 1П q 1 0П q 1 1П q 1 а 0 0 1 q 1 1Н q 0 0П q 1 1П q 1
Пример за машини на Тюринг Необходимо е да се изгради машина на Тюринг, за да се реши следният проблем: във входната дума заменете всички букви „a“ с буквите „b“ и обратно. a 0 a b c ... i q 1 a 0 N! b L q 1 a L q 1 в L q 1 … i L q 1 y y b a a b r r u b a r a b a b b a a b b a
Приложете предложения алгоритъм: Машината на Тюринг добавя единица към числото на лентата. Входната дума се състои от цифрите на десетично цяло число, записани в последователни клетки на лентата. В началния момент машината се намира срещу най-дясната цифра на числото. а 0 0 1 2 3 4 … 7 8 9 q 1 1Н q 0 1Н q 0 2Н q 0 3Н q 0 4Н q 0 5Н q 0 … 8Н q 0 9Н q 0 0Л q 1
Приложете предложения алгоритъм на лентата на машината на Тюринг, която съдържа последователност от символи „+“. Машината на Тюринг замества всеки втори символ „+“ с „–“. Замяната започва от десния край на последователността. Автоматът в състояние q 1 разглежда един от символите на определената последователност. a 0 + – q 1 a 0 L q 2 + P q 1 q 2 a 0 N! + L q 3 q 3 a 0 N! – L q 2 q 1 – машината търси десния край на числото; q 2 – пропуска знака “+”, при достигане на края на поредицата – спира; q 3 – знакът „+” се заменя с „–”.
Пример Дадена е машина на Тюринг с външна азбука A = ( a 0 , 1, * ), азбука на вътрешни състояния Q = ( q 0 , q 1 , q 2 , q 3 ) и следната функционална диаграма: Приложете Тюринг машина към думата =11 *1, започвайки от стандартна начална позиция
Решение 1) Заменете съдържанието на наблюдаваната клетка 1 с 0
Решение 2) Машината преминава в ново състояние q 2
Решение 3) Каретата се движи наляво
Решение Пълно подробно решение
Решение Пълно подробно решение
Решение Решение, написано с помощта на конфигурации (в ред)
= 1*11 Отговор: = 111
Литература Игошин В.И. Математическа логика и теория на алгоритмите. – М.: Академия, 2008. - 448 с. Лихтарников Л.М., Сукачева Т.Г. Математическа логика. Лекционен курс. Проблемна книга и решения. – Санкт Петербург: Lan, 1999. - 288 с. Илиних А.П. Теория на алгоритмите. Урок. – Екатеринбург, 2006. – 149 с.
Хората могат да се държат различно в едни и същи ситуации и това ги прави коренно различни от машините.
Алън Тюринг (1912 – 1954)
Бъдещите родители на Алън Тюринг, Джулиъс Матесън Тюринг и Етел Сара Стоуни, се запознаха и се ожениха в Индия. Тюринг е служил в английската колониална служба, а Етел Сара е дъщеря на главния инженер на железниците в Мадрас. Това е уважавано английско аристократично семейство, принадлежащо към така наречената „горна средна класа“ и живеещо в съответствие със строгите традиции на империята.
Алън Матисън Тюринг е роден в Лондон през 1912 година. Шотландското фамилно име Turing е от нормански произход. Англо-ирландското семейство Стоуни от йоркширски произход дава на обществото няколко изключителни физици и инженери.
Година след раждането майката на Тюринг се завръща в Индия, оставяйки Алън на грижите на приятел на семейството, пенсиониран полковник. По-късно момчето е изпратено в частно училище-интернат.
Малкият Алън имаше много любознателен ум. След като се научи да чете самостоятелно на шестгодишна възраст, той поиска от учителите си разрешение да чете научно-популярни книги. На 11-годишна възраст той извършва доста компетентни химически експерименти, опитвайки се да извлече йод от водорасли. Всичко това предизвика силно безпокойство у майка му, която се страхуваше, че хобитата на сина й, които противоречат на традиционното възпитание, ще му попречат да се запише в Public School (английско затворено частно учебно заведение за момчета, обучението в което е задължително за децата на аристократи). Но страховете й бяха напразни: Алън успя да влезе в престижното държавно училище Sherborne. Скоро обаче тя трябваше да се страхува дали талантливият й син ще успее да завърши това училище...
Алън Тюринг проявява интерес към науката, и по-специално към математиката, рано, в началното училище и в интерната, който посещава 1926 година. Още тогава се забелязват някои характерни черти, присъщи на зрелия Тюринг. Заемайки се с конкретна задача, той започва да я решава отначало – навик, който придава свежест и самостоятелност на работата му, но и несъмнено затруднява автора! четлив.
Младежката жажда за знания бързо сближава Тюринг и Морком и те стават неразделни приятели. Сега те вече се прозяваха заедно на уроци по френски или играеха тик-так, докато едновременно обсъждаха астрономия и математика. След като напуснаха училище, и двамата планираха да влязат в университета в Кеймбридж и Алън, след като се отърва от много години самота, може би беше почти щастлив...
13 февруари 1930 Г-н Крис внезапно почина. Внезапната смърт на най-добрия му приятел шокира седемнадесетгодишния Тюринг, потапяйки го в дълбока и продължителна депресия.
IN 1931 На деветнадесет години Тюринг постъпва като стипендиант по математика в Кралския колеж на Кеймбриджкия университет. Четири години по-късно той защитава дисертацията си „Централната гранична теорема на теорията на вероятностите“ (която той независимо „преоткрива“, без да знае за подобна предишна работа) и е избран за член на Кралското научно общество.
IN 1932 година, по време на едно от посещенията си при семейство Морком, той съставя документ в къщата им, наречен „Природата на духа“ - манифест на вярата му в съществуването на човешкия дух след смъртта. Основната точка на тази работа е, че детерминизмът на традиционната физическа картина на света и очевидното й противоречие с идеята за свободната воля са опровергани от новата наука - квантовата физика.
Въпросът за структурата на човешкия ум ще го тревожи през целия му живот.
През септември 1936 Тюринг напуска Кеймбридж и се премества в Америка в Принстънския университет, където работи като куратор. там вътре 1938 година получава докторска степен. По това време в Принстънския университет работят известни личности като Чърч, Курант, Айнщайн, Харди и фон Нойман.
Точно на 1935 година той за първи път започва да работи в областта на математическата логика и провежда изследвания, които година по-късно довеждат до изключителни резултати: решението на един от проблемите на Д. Хилберт и изобретяването на спекулативна машина (машина на Тюринг), която в своята логическа Структурата е прототип на цифрови компютри, създаден едва след десет години.
Предисторията на това беше следната. В Париж през 1900 На Международния конгрес по математика известният математик Дейвид Хилберт представи списък с нерешени проблеми. Втората в този списък беше задачата да се докаже последователността на системата от аксиоми на обикновената аритметика, чиято формулировка по-късно беше изяснена от Хилберт като „проблемът на Entscheidungs “ (проблемът с разрешимостта). Той се състоеше в намирането на общ метод, който би позволил да се определи „дали дадено твърдение е осъществимо на езика на формалната логика, тоест да се установи неговата истинност“.
Алън Тюринг за първи път чу за този проблем на лекциите на Макс Нюман в Кеймбридж (той работеше там като учител по математика с 1924 година) и през 1936 година получава отговора: проблемът на Хилберт се оказва неразрешим. Той описва резултатите от работата си в известната си статия в 1936 - 1937 години. Но „значението на статията, в която Тюринг представи своя резултат“, пише Джон Хопкрофт, „се простира отвъд обхвата на проблема, за който е написана статията.
Докато работи върху проблема на Хилберт, Тюринг трябваше да даде ясна дефиниция на самото понятие за метод. Изхождайки от интуитивната идея за метод като вид алгоритъм, т.е. процедура, която може да се извърши механично (тук очевидно Тюринг използва терминологията на М. Нюман - „чисто механичен процес“, използван в лекция представяйки проблема на Хилберт), без творческа намеса, той показа как тази идея може да бъде преведена в подробен модел на изчислителен процес.
Полученият модел на изчисления, в който всеки алгоритъм беше разделен на последователност от прости, елементарни стъпки, беше логическа конструкция, по-късно наречена машина на Тюринг.
Значението на работата на Тюринг за теорията на изчисленията е голямо. : „Машината на Тюринг, за даден голям, но краен период от време, е в състояние да се справи с всяко изчисление, което може да бъде извършено от всеки съвременен компютър, независимо колко мощен е.“
Периодът на живот и творчество на Алън Тюринг от 1939 от 1945 Годината беше скрита дълго време под булото на тайна. Майката на Тюринг, която публикува през 1959 годишни спомени за сина си, тя пестеливо пише, че веднага след обявяването на войната Тюринг е назначен като държавен служител в комуникационния отдел на външното министерство. Първоначално местонахождението му се пази в тайна, въпреки че по-късно става известно, че той е работил в Блечли Парк близо до Лондон, където се извършва строго секретна работа по криптоанализ. Работата в Bletchley Park е извършена като част от секретния проект Ultra, чиято цел е да се намери метод за дешифриране на секретни германски кодове.
През 1939 г. британското военно министерство възлага на Тюринг да разкрие тайната на Енигма, специално устройство, използвано за криптиране на радио съобщения в германския флот и Луфтвафе. Британското разузнаване се сдоби с това устройство, но не беше възможно да дешифрира прихванатите германски радиограми.
За криптиране на най-секретните заповеди на Върховното командване на Вермахта, полицейския апарат, SD и SS в Германия е използвана електрическата криптираща машина Enigma. Още преди началото на Втората световна война поляците успяват да направят точно копие на Енигма и да го транспортират до Англия. Но без ключ и превключваща верига (германците ги сменяха три пъти на ден), дори и с друга Енигма като приемник, беше трудно да се дешифрира съобщението. За да разкрият тайния код, любопитно общество от изключителни математици, шахматисти, ентусиасти на кръстословици, експерти в различни области на знанието и дори двама музиканти се събраха в Блечли Парк. Сред тези хора, откъснати от външния свят, беше Алън Тюринг, който ръководеше една от групите, в които работеха дванадесет математици и четирима лингвисти.
27-годишният Тюринг и колегите му бяха обзети от истинска спортна страст. Германците смятаха Енигма за непревземаема. Трудността при дешифрирането се утежнява от факта, че кодираната дума съдържа повече букви от оригинала. Въпреки това, в рамките на шест месеца Тюринг разработи устройство, което той нарече „Бомбата“, което направи възможно четенето на почти всички съобщения от Luftwaffe. И година по-късно по-сложна версия на Enigma, използвана от нацистките подводничари, беше „хакната“. Това до голяма степен предопределя успеха на британския флот.
В университета в Манчестър от края 1940 години под ръководството на ф. Уилямс и Т. Килбърн разработиха компютъра Mark-1. 21 юли 1948 52-минутна програма беше пусната на машината през 1999 г. и сега се смята, че Mark 1 е първият работещ компютър със съхранена програма.
Докато работи върху подобряването на манчестърската машина, М. Нюман е първият, който изобретява индексния регистър, а А. Тюринг написва първото ръководство за програмиране. Освен това Тюринг излезе с още една иновация. Машината Mark-1 използва 5-битов код за представяне на команда, като всяка команда съдържа 4 такива кода, т.е. 20 бита.
За да се улесни програмирането, Тюринг предложи на всеки 5-битов код да се присвои определен символ от набор от 32 знака (25) - според броя на възможните комбинации. Символите, които според Тюринг съответстват на петцифрен двоичен код, съдържат цифрите, буквите и препинателните знаци, намиращи се на стандартна клавиатура на телепринтер.Например знакът “/” (наклонена черта) е обозначен като 00000, буквата “R” е обозначен като 01010 и т.н.
По-късно, както е известно, компютърните символи, включително съвременните лични, започнаха да заемат 8-битов код (байт). Броят им може да достигне 256 различни знака (28).
Първата му статия, „Интелигентни машини“, под формата на доклад от Националната физическа лаборатория, е публикувана в 1948 година и след това през 1950 През същата година неговата основополагаща статия „Компютърни машини и интелигентност“ е публикувана в английското списание „Mind“. Издадена е в руски превод под заглавие „Може ли машина да мисли?“ И днес анализът на Тюринг на този проблем „си остава може би най-добрият от всички, заслужава си да бъде прочетен за всеки, който иска да разбере същността на въпроса“.
Ще разгледам въпроса „Могат ли машините да мислят?“ - Тюринг започва статията с тези думи, но скоро заменя първоначалната формулировка на въпроса с напълно различна, в която „мисленето“ на машината се разглежда в технически термини. Като критерий за оценка на умствената дейност на машината, Тюринг предлага да се използват нейните действия по време на „игра на имитация“. Тази „игра“ по-късно е наречена тест на Тюринг.
В съвременното разбиране тестът на Тюринг се тълкува по следния начин: ако една машина е способна да имитира поведение, което експертът не може да различи от поведението на човек с умствени способности (при Тюринг субектите - човек и машина са разделени от експерта, който задава въпроси, по стените на стаите и комуникира чрез телеграф), тогава машината също има тези способности.
Много от колегите му помнят Тюринг като човек с нестандартни възгледи и странности на характера. За неговите ексцентричности се носят легенди. Докато живееше в Кеймбридж, той никога не сверяваше часовника си по времеви сигнали, а изчисляваше времето в главата си, отбелязвайки позицията на определена звезда.
В Блечли Парк, в началото на юни всяка година, той страдаше от тежки пристъпи на сенна хрема (алергии) и след това той караше велосипеда си на работа, носейки противогаз, за да избяга от полените. Неговият велосипед имаше дефект: веригата падаше на редовни интервали. Вместо да го поправи, той брои броя на оборотите на педала, за да слезе от мотора навреме, за да регулира веригата. Завързал халбата си за радиатора с верига, както си спомня И. Гуд, за да не я откраднат.
Един ден Тюринг, след като научил за падането на стойността на английския паунд, разтопил наличните сребърни монети и заровил слитъка в парка, но след това забравил къде точно. Тюринг беше добър спортист. След войната, чувствайки необходимостта от физическо освобождаване, той пробяга дълго разстояние и установи, че е успешен в това. След това той спечели състезанията на своя клуб на три мили и десет мили, и двата пъти за рекордно време, и 1947 зае пето място в маратона.
Всичко рухна буквално за един ден. През 1952 г. апартаментът на Тюринг е ограбен. По време на разследването се оказа, че това е направено от един от приятелите на сексуалния му партньор. Ученият като цяло никога не е крил своята „нетрадиционна сексуална ориентация“, но също така не се е държал провокативно. Скандалът с кражбата обаче получи широка публичност и в резултат на това срещу самия Тюринг бяха повдигнати обвинения в „непристойно поведение“. На 31 март 1953 г. се провежда процесът. Присъдата предполагаше избор: или лишаване от свобода, или инжекции на женския хормон естроген (метод на химическа кастрация). Той избра второто.
На 8 юни 1954 г. Алън Матисън Тюринг е намерен мъртъв в дома си. Той се самоуби, като се отрови с цианид калий.
Тюринг инжектира цианидния разтвор в ябълката. След като го ухапа, той умря. След броени дни щеше да навърши 42 години.
Съвременните математици, програмисти и компютърни инженери са запознати с името Алън Тюринг от студентските си години: всички те трябваше да изучават „машината на Тюринг“ - „основата на основите“ на теорията на алгоритмите. Нито един сериозен учебник по математическа логика и теория на изчислимостта не може да мине без „машина на Тюринг“.
Зад почти всяко изключително научно откритие стои невероятна история. Зад „машината на Тюринг“ стои историята на един научен гений – гений, получил достойно признание само много години след трагичната си смърт.
Ролята на А. Тюринг в историята на компютърните науки по никакъв начин не се ограничава до изобретяването на „машината на Тюринг“, както понякога може да изглежда поради относително малкото публикувана (на руски) информация за него.
Методическото развитие на урока, разгледано в тази публикация, е предназначено за изучаване в 10 клас при разглеждане на тематичния блок „ Алгоритъм. Изпълнители на алгоритъм».
В урок на тема „ „Придружени с мултимедийна презентация, децата ще се запознаят с нейната структура, ще изучат принципа на работа и ще научат как да изградят програма за машина на Тюринг. Материалът на урока ви позволява да развиете алгоритмичното мислене на учениците от гимназията и способността за формализиране.
По вид този урок е комбиниран, в който изучаването на нов материал се консолидира в процеса на решаване на проблеми по темата. Авторът на разработката предлага да се използва метод на частично търсене на преподаване, когато процесът на мислене става продуктивен с последователното насочване и контрол на учителя.
Описание на хода на урока за машината на Тюринг
На етапа на организиране на класа учителят настройва децата за работа, формулира темата на урока и говори за английския Алън Тюринг, който значително повлия на развитието на компютърните науки като наука.
Като загрявка на следващия етап от урока учениците решават логическа задача, последвана от тест на дъската. Важно е да се обърне внимание на способността за създаване на алгоритъм за разсъждение.
След като се справихме с проблема в загрявката, ще актуализираме разгледания по-рано теоретичен материал за алгоритъма и изпълнителите на алгоритъма. За да направите това, авторът на разработката предлага да се проведе фронтално проучване по следните въпроси:
Какво се нарича алгоритъм и за кого е предназначен?
Какви свойства притежава алгоритъмът?
Кой е способен да се яви като изпълнител на алгоритъма?
Назовете основните понятия на машината на Тюринг.
Демонстрирайте основните свойства на алгоритмите, като използвате примера на машина на Тюринг.
Примери за машини на Тюринг - теоретична част
Преди да започнем да решаваме задачи по темата, в теоретичната част даваме описание на машината на Тюринг. Насочваме вниманието на класа към два компонента на всяка от тези машини:
1) лентата е неограничена и разделена на клетки;
2) програмно управлявана глава, която чете информация и се нарича автоматична машина.
Замяна на една буква от азбуката, съдържаща се във видима клетка от паметта, с друга;
Преместете надясно или наляво с интервал от една клетка или останете на същото място;
Променете собственото си вътрешно състояние.
Решаване на проблеми с помощта на машини на Тюринг
Следващият етап от урока включва потапяне в практическата част на урока и решаване на задачи по темата. Учителят ви казва, че трябва да опитате да имитирате устройство като калкулатор, използвайки машина на Тюринг. Предлагат се общо две задачи, чийто анализ се извършва придружен от презентационни слайдове:
Задача 1.
Лента на машина на Тюринг съдържа някакво десетично число. Трябва да добавите 1 към това число ( мерна единица). В този случай машината разглежда определено число, съответстващо на въведеното число.
СЗО? Машината на Тюринг е математическа (въображаема) машина, а не физическа машина. Това е същият математически обект като функция, производна, интеграл и т.н. КАКВО? Алън Матисън Тюринг е английски математик, логик и криптограф. През 1937 г. той предлага изясняване на концепцията за алгоритъм като процес, който може да бъде извършен от специална машина, по-късно наречена машина на Тюринг. Концепцията за „машина на Тюринг“ е формулирана 9 години преди появата на първия компютър.
Структура на машина на Тюринг Лента Четяща глава Вътрешно състояние Символ за четене Лента: Потенциално безкрайна; Една клетка съдържа един символ; Празна клетка се запълва със символа a 0. Глава: По всяко време тя е само в едно вътрешно състояние; Начално състояние – q 1 ; Крайното състояние е q 0.
Пример за машина на Тюринг QA QA q1q1 q2q2 q3q3 0q 1 0Lq 3 1Rq 1 0L 1q 2 0Lq 2 1Lq 3 1R q00q00q 2 Lq 3 R Да разгледаме работата на машина на Тюринг със следната програма: q q q q q q q q q q q q q q q q q q … … … T f(a, b) = a + b
За какво? Тезата на Тюринг: Да се намерят стойностите на функция, ако и само ако има някакъв алгоритъм, когато има машина на Тюринг, която изчислява тази функция. Тази теза не може да бъде стриктно доказана чрез математически методи, но досега не е било възможно да се излезе с изчислима функция, която да не може да бъде програмирана под формата на машина на Тюринг. Заключения: Машината на Тюринг е математически строг аналог на понятието „алгоритъм“. Принципът на работа на машината на Тюринг е в основата на всички съвременни компютри.
