Senda inn spurningu
Sólin Sólin Rís 05:36 • sest 21:19 í Reykjavík
Tunglið Tunglið Rís 16:44 • Sest 05:50 í Reykjavík
Flóð Flóð Árdegis: 04:37 • Síðdegis: 17:05 í Reykjavík
Fjaran Fjara Árdegis: 10:57 • Síðdegis: 23:09 í Reykjavík
Visit the English version

Flokkun:

Vísindavefur Dagatal vísindamanna
Náttúruvísindi og verkfræði Tölvunarfræði

Hver var Alan Turing og hvert var framlag hans til tölvunarfræðinnar?

Hjálmtýr Hafsteinsson

Alan Turing er einn þekktasti og áhrifamesti vísindamaðurinn á sviði tölvunarfræði. Til marks um það má nefna að bandarísku tölvusamtökin ACM kenna hin árlegu verðlaun sín við hann. Turing-verðlaunin eru gjarnan nefnd Nóbelsverðlaun tölvunarfræðinganna.

Turing fæddist í London 23. júní 1912. Hann lærði stærðfræði við Cambridge-háskóla og hlaut doktorsgráðu í stærðfræði árið 1938 frá Princeton-háskóla í Bandaríkjunum. Á þessum árum lagði Turing grunn að nokkrum mikilvægum hugtökum í fræðilegri tölvunarfræði og gervigreind.

Alan Turing átti stóran þátt í því að skilgreina hugtakið reiknanleiki, það er hvaða verkefni eru leysanleg. Til þess þurfti fyrst að skilgreina á fræðilegan hátt hvað það þýðir að leysa verkefni. Árið 1936, þegar Turing var aðeins 24 ára, skrifaði hann grein þar sem hann setti fram formlegt líkan að tæki til að leysa verkefni. Þetta líkan, sem nú gengur undir nafninu Turing-vél, getur aðeins framkvæmt mjög einfaldar aðgerðir, en með því að setja vélarnar saman er hægt að leysa öll verkefni sem tölvur geta leyst og engin önnur. En Turing gerði meira. Hann setti einnig fram lýsingu á svokallaðri almennri Turing-vél (e. Universal Turing machine), sem er þannig að hún getur lesið minni sitt og framkvæmt skipanirnar sem þar eru kóðaðar. Þetta líkan var sett fram árið 1936, sem er að minnsta kosti 10 árum áður en fyrsta tölvan sem geymir forrit í minni var smíðuð. Þessi eiginleiki gerir það að verkum að tölvan getur unnið með forrit eins og hver önnur gögn og er eitt mikilvægasta einkenni tölva. Það eru því margir sem halda því fram að Alan Turing sé hinn raunverulegi faðir nútímatölvunnar.

Síðast en ekki síst sannaði Turing í þessari grein sinni að það eru til verkefni, mjög einföld og auðskilin verkefni, sem ekki eru leysanleg. Eitt af þeim er stöðvunarverkefnið (e. the halting problem). Í því er gefin lýsing á Turing-vél og inntak í hana. Spurt er hvort vélin muni stöðvast á þessu inntaki. Samkvæmt Turing er þetta verkefni óleysanlegt, það er ekki er til Turing-vél sem getur leyst þetta verkefni fyrir allar mögulegar Turing-vélar og inntak í þær. Sett í nútímabúning segir setning Turings að ekki sé almennt hægt að ákvarða hvort forrit muni hætta keyrslu á tilteknu inntaki eða lenda í endalausri lykkju. Við fyrstu sýn virðist þetta ekki geta staðist, en lykilatriði er að það þarf að vera eitt forrit (það er ein Turing-vél) sem ræður við að ákvarða þetta fyrir öll forrit og inntak í þau.


Heimasmíðuð Turing-vél.

Turing hafði mikinn áhuga á spurningunni hvort tölvur gætu hugsað. Ólíkt mörgum öðrum sem rökræddu málið fram og til baka án niðurstöðu hannaði Turing próf sem ætti að geta svarað spurningunni afdráttarlaust. Prófið felst í því að athuga hvort tölva geti líkt nógu vel eftir manneskju til þess að blekkja mannlegan notanda. Í prófinu, sem nú er kallað Turing-prófið, situr mannlegur notandi við samskiptatæki sem er tengt við tvö lokuð herbergi. Í öðru herberginu situr manneskja, en í hinu er tölva. Notandinn getur spurt báða keppendurna spurninga með því að slá þær inn í samskiptatækið. Keppendurnir svara spurningunum á sama hátt og reyna að sannfæra notandann um að þeir séu manneskjan. Eftir einhvern tiltekinn tíma á notandinn síðan að segja til um það í hvoru herberginu er tölva og hvort inniheldur manneskju.

Þess má geta að á árunum 1991-2019 var árlega haldin keppni milli forrita í Turing-prófinu sem kallaðist Loebner-verðlaunin (Loebner Prize). Engu forriti tókst á þeim tíma að vinna aðalverðlaunin, sem fólust í því að blekkja meirihluta dómaranna, en á hverju ári voru veitt verðlaun fyrir það forrit sem þótti hafa manneskjulegustu tilsvörin.

Flestir tölvunotendur í dag lenda reglulega í eins konar Turing-prófi. Þetta eru hin svokölluðu Captcha-próf, sem eru bjagaðar myndir af bókstöfum sem notandinn þarf að slá inn til að komast inn á margar heimasíður. Hægt er að sjá dæmi um þetta á vef Hæstaréttar og einnig geta lesendur þessa svars smellt á þennan hlekk og sent svarið áfram á annan notanda. Áður en það er hægt þurfa menn að leysa Captcha-próf. Eigandi heimasíðunnar treystir því að aðeins mannlegur notandi geti lesið úr myndinni og getur þannig greint á milli forrita og manneskja.

Nothæf eftirmynd af afkóðunarvél Turings, sem kölluð var bomba, í Bletchley Park.

Í seinni heimsstyrjöldinni átti Alan Turing stóran þátt í að brjóta upp aðferðina sem Þjóðverjar notuðu til að dulkóða skeytasendingar sínar. Dulkóðunin var framkvæmd með dulkóðunarvélinni Enigma og gekk bandamönnum mjög illa að afkóða skeytin. Turing og félagar hans í Bletchley Park smíðuðu eins konar tölvu, sem kölluð var bomba, til þess að afkóða dulkóðuðu skeytin. Þetta voru meðal annars skeyti frá þýskum kafbátum með staðsetningum þeirra. Talið er að verk Turings hafi bjargað fjölda mannslífa með því að koma í veg fyrir að skipalestir bandamanna sigldu beint í flasið á þýsku kafbátunum.

Árið 1952 var Turing ákærður fyrir samkynhneigð og við það missti hann allan aðgang að dulkóðunarverkefnum á vegum hersins. Þetta var þegar kalda stríðið stóð sem hæst og ofsóknarkennd breskra yfirvalda því í hámarki. Talið var að samkynhneigð Turings gerði hann að auðveldu fórnarlambi fyrir rússneska njósnara. Turing mátti velja milli þess að fara í fangelsi eða í hormónameðferð. Hann valdi seinni kostinn, en varð mjög þunglyndur og tveimur árum síðar, 7. júní 1954, framdi hann sjálfsmorð með því að borða eitrað epli. Árið 2009 baðst breska ríkisstjórnin formlega afsökunar á þessari skelfilegu meðferð á Alan Turing. Á næsta ári verða liðin 100 ár frá fæðingu Turings og haldið verður upp á það með ýmsum hætti.

Frekara lesefni á Vísindavefnum eftir sama höfund:

Heimildir, ítarefni og annað:

Myndir:

Höfundur

Hjálmtýr Hafsteinsson

Hjálmtýr Hafsteinsson

dósent í tölvunarfræði við HÍ

Útgáfudagur

11.3.2011

Spyrjandi

Ritstjórn

Efnisorð

Tilvísun

Hjálmtýr Hafsteinsson. „Hver var Alan Turing og hvert var framlag hans til tölvunarfræðinnar?“ Vísindavefurinn, 11. mars 2011. Sótt 20. apríl 2024. http://visindavefur.is/svar.php?id=58605.

Hjálmtýr Hafsteinsson. (2011, 11. mars). Hver var Alan Turing og hvert var framlag hans til tölvunarfræðinnar? Vísindavefurinn. Sótt af http://visindavefur.is/svar.php?id=58605

Hjálmtýr Hafsteinsson. „Hver var Alan Turing og hvert var framlag hans til tölvunarfræðinnar?“ Vísindavefurinn. 11. mar. 2011. Vefsíða. 20. apr. 2024. <http://visindavefur.is/svar.php?id=58605>.

Chicago | APA | MLA

Þessi síða notar vafrakökur Nánari upplýsingar

Ég samþykki
Spyrja

Sendu inn spurningu LeiðbeiningarTil baka

Hér getur þú sent okkur nýjar spurningar um vísindaleg efni.

Hafðu spurninguna stutta og hnitmiðaða og sendu aðeins eina í einu. Einlægar og vandaðar spurningar um mikilvæg efni eru líklegastar til að kalla fram vönduð og greið svör. Ekki er víst að tími vinnist til að svara öllum spurningum.

Persónulegar upplýsingar um spyrjendur eru eingöngu notaðar í starfsemi vefsins, til dæmis til að svör verði við hæfi spyrjenda. Spurningum er ekki sinnt ef spyrjandi villir á sér heimildir eða segir ekki nægileg deili á sér.

Spurningum sem eru ekki á verksviði vefsins er eytt.

Að öðru leyti er hægt að spyrja Vísindavefinn um allt milli himins og jarðar!

=

Senda grein til vinar

=

Hver var Alan Turing og hvert var framlag hans til tölvunarfræðinnar?
Alan Turing er einn þekktasti og áhrifamesti vísindamaðurinn á sviði tölvunarfræði. Til marks um það má nefna að bandarísku tölvusamtökin ACM kenna hin árlegu verðlaun sín við hann. Turing-verðlaunin eru gjarnan nefnd Nóbelsverðlaun tölvunarfræðinganna.

Turing fæddist í London 23. júní 1912. Hann lærði stærðfræði við Cambridge-háskóla og hlaut doktorsgráðu í stærðfræði árið 1938 frá Princeton-háskóla í Bandaríkjunum. Á þessum árum lagði Turing grunn að nokkrum mikilvægum hugtökum í fræðilegri tölvunarfræði og gervigreind.

Alan Turing átti stóran þátt í því að skilgreina hugtakið reiknanleiki, það er hvaða verkefni eru leysanleg. Til þess þurfti fyrst að skilgreina á fræðilegan hátt hvað það þýðir að leysa verkefni. Árið 1936, þegar Turing var aðeins 24 ára, skrifaði hann grein þar sem hann setti fram formlegt líkan að tæki til að leysa verkefni. Þetta líkan, sem nú gengur undir nafninu Turing-vél, getur aðeins framkvæmt mjög einfaldar aðgerðir, en með því að setja vélarnar saman er hægt að leysa öll verkefni sem tölvur geta leyst og engin önnur. En Turing gerði meira. Hann setti einnig fram lýsingu á svokallaðri almennri Turing-vél (e. Universal Turing machine), sem er þannig að hún getur lesið minni sitt og framkvæmt skipanirnar sem þar eru kóðaðar. Þetta líkan var sett fram árið 1936, sem er að minnsta kosti 10 árum áður en fyrsta tölvan sem geymir forrit í minni var smíðuð. Þessi eiginleiki gerir það að verkum að tölvan getur unnið með forrit eins og hver önnur gögn og er eitt mikilvægasta einkenni tölva. Það eru því margir sem halda því fram að Alan Turing sé hinn raunverulegi faðir nútímatölvunnar.

Síðast en ekki síst sannaði Turing í þessari grein sinni að það eru til verkefni, mjög einföld og auðskilin verkefni, sem ekki eru leysanleg. Eitt af þeim er stöðvunarverkefnið (e. the halting problem). Í því er gefin lýsing á Turing-vél og inntak í hana. Spurt er hvort vélin muni stöðvast á þessu inntaki. Samkvæmt Turing er þetta verkefni óleysanlegt, það er ekki er til Turing-vél sem getur leyst þetta verkefni fyrir allar mögulegar Turing-vélar og inntak í þær. Sett í nútímabúning segir setning Turings að ekki sé almennt hægt að ákvarða hvort forrit muni hætta keyrslu á tilteknu inntaki eða lenda í endalausri lykkju. Við fyrstu sýn virðist þetta ekki geta staðist, en lykilatriði er að það þarf að vera eitt forrit (það er ein Turing-vél) sem ræður við að ákvarða þetta fyrir öll forrit og inntak í þau.


Heimasmíðuð Turing-vél.

Turing hafði mikinn áhuga á spurningunni hvort tölvur gætu hugsað. Ólíkt mörgum öðrum sem rökræddu málið fram og til baka án niðurstöðu hannaði Turing próf sem ætti að geta svarað spurningunni afdráttarlaust. Prófið felst í því að athuga hvort tölva geti líkt nógu vel eftir manneskju til þess að blekkja mannlegan notanda. Í prófinu, sem nú er kallað Turing-prófið, situr mannlegur notandi við samskiptatæki sem er tengt við tvö lokuð herbergi. Í öðru herberginu situr manneskja, en í hinu er tölva. Notandinn getur spurt báða keppendurna spurninga með því að slá þær inn í samskiptatækið. Keppendurnir svara spurningunum á sama hátt og reyna að sannfæra notandann um að þeir séu manneskjan. Eftir einhvern tiltekinn tíma á notandinn síðan að segja til um það í hvoru herberginu er tölva og hvort inniheldur manneskju.

Þess má geta að á árunum 1991-2019 var árlega haldin keppni milli forrita í Turing-prófinu sem kallaðist Loebner-verðlaunin (Loebner Prize). Engu forriti tókst á þeim tíma að vinna aðalverðlaunin, sem fólust í því að blekkja meirihluta dómaranna, en á hverju ári voru veitt verðlaun fyrir það forrit sem þótti hafa manneskjulegustu tilsvörin.

Flestir tölvunotendur í dag lenda reglulega í eins konar Turing-prófi. Þetta eru hin svokölluðu Captcha-próf, sem eru bjagaðar myndir af bókstöfum sem notandinn þarf að slá inn til að komast inn á margar heimasíður. Hægt er að sjá dæmi um þetta á vef Hæstaréttar og einnig geta lesendur þessa svars smellt á þennan hlekk og sent svarið áfram á annan notanda. Áður en það er hægt þurfa menn að leysa Captcha-próf. Eigandi heimasíðunnar treystir því að aðeins mannlegur notandi geti lesið úr myndinni og getur þannig greint á milli forrita og manneskja.

Nothæf eftirmynd af afkóðunarvél Turings, sem kölluð var bomba, í Bletchley Park.

Í seinni heimsstyrjöldinni átti Alan Turing stóran þátt í að brjóta upp aðferðina sem Þjóðverjar notuðu til að dulkóða skeytasendingar sínar. Dulkóðunin var framkvæmd með dulkóðunarvélinni Enigma og gekk bandamönnum mjög illa að afkóða skeytin. Turing og félagar hans í Bletchley Park smíðuðu eins konar tölvu, sem kölluð var bomba, til þess að afkóða dulkóðuðu skeytin. Þetta voru meðal annars skeyti frá þýskum kafbátum með staðsetningum þeirra. Talið er að verk Turings hafi bjargað fjölda mannslífa með því að koma í veg fyrir að skipalestir bandamanna sigldu beint í flasið á þýsku kafbátunum.

Árið 1952 var Turing ákærður fyrir samkynhneigð og við það missti hann allan aðgang að dulkóðunarverkefnum á vegum hersins. Þetta var þegar kalda stríðið stóð sem hæst og ofsóknarkennd breskra yfirvalda því í hámarki. Talið var að samkynhneigð Turings gerði hann að auðveldu fórnarlambi fyrir rússneska njósnara. Turing mátti velja milli þess að fara í fangelsi eða í hormónameðferð. Hann valdi seinni kostinn, en varð mjög þunglyndur og tveimur árum síðar, 7. júní 1954, framdi hann sjálfsmorð með því að borða eitrað epli. Árið 2009 baðst breska ríkisstjórnin formlega afsökunar á þessari skelfilegu meðferð á Alan Turing. Á næsta ári verða liðin 100 ár frá fæðingu Turings og haldið verður upp á það með ýmsum hætti.

Frekara lesefni á Vísindavefnum eftir sama höfund:

Heimildir, ítarefni og annað:

Myndir:

...