Tjuringove mašine – Alan Tjuring

Alan Tjuring je čovek koji je prvi postavio smelo pitanje da li mašine mogu da misle. Ostavio je neizbrisiv trag u temeljima računarstva, veštačke inteligencije, kriptografije i uticao na sve druge oblasti nauke. Bio je otvoreno homoseksualan u epohi u kojoj je to predstavljalo krivično delo. Trčao je na duge staze. Nazvati Alana Tjuringa diskretnim herojem bio bi eufemizam; njegov doprinos savezničkoj pobedi u Drugom svetskom ratu je ogroman, možda Alan Tjuringi presudan u bici za Atlantik, ali zasluge za to su mu zbog obaveštajne prirode njegovog rada priznate tek dvadeset godina nakon smrti kada je sa tih događaja delom skinut veo državne tajne. Tokom burnog ali kratkog života iskusio je kako slast tako i gorčinu dvadesetog veka i života na početku postkolonijalne epohe britanske imperije. Njegovi uvidi i dostignuća su umnogome odredili način života sveta u kome živimo, ali svet u kome je on živeo nije imao razumevanja za njega. Paradoks je da su ta dva sveta zapravo jedan isti.

Pod žrvnjem internata

Alan Metison Tjuring rođen je u Londonu 23. Juna 1912, kao sin službenika Indian Civil Service i, po tome, pripadnik više srednje klase. Pripadnost klasi odredila je obrazovni put mladog Tjuringa kroz privatnu školu, najsnažniji i najistrajniji bastion klasne segregacije u Engleskoj. Privatne škole bile su  (i ostale) mesta u kojima se mlada gospoda obrazovala u klasičnom maniru i što je važnije, učila ritualima i manirima vladajuće klase. Zbog velikog štrajka 1926 vozovi su stajali, pa je Tjuring u internat škole Šerbur pristigao biciklom. Tamo nije bio previše zainteresovan ili dovoljno ambiciozan da udovolji obrazovnim zahtevima imperije u kojoj je sunce već počelo da zalazi. Za svoju dušu zanimao se Ajnštajnovom teorijom relativnosti i kvantnom mehanikom, kao i hemijskim eksperimentima u laboratoriji. Upravnik škole zapisao je: “…Matematika mu ne ide naročito dobro. Dosta vremena troši na istraživanja iz više matematike, zapostavljajući osnovne stvari. Njegovi radovi su neuredni. Nemoguće je istovremeno sedeti na dve stolice. Ako hoće da ostane u privatnoj školi, mora da stremi da postane obrazovan. Ako hoće da bude samo specijalista u nauci, onda gubi vreme u privatnoj školi.”  Tjuringova srednjoškolska diploma bila bi upitna, a njegova naučna istraživanja bi ostala na nivou ekscentričnog hobija da nije bilo neočekivanog podstreka: romantične ljubavi, i to nesrećne. Tjuring se zaljubio u Kristofera Morkoma, mladića sa kojim ga je zbližilo zajedničko interesovanje za nauku. Introvertni Tjuring je zahvaljujući vezi sa Morkomom razbio opnu koja ga je držala u samonametnutoj izolaciji u odnosu na spoljni svet. Ali taj uzlet bio je kratkog daha. Nesrećni Morkom iznenada je preminuo 1930. od posledica tuberkuloze. Tjuring je teško podneo gubitak, ali se sa tim udarcem izborio ujedinvši svoj filozofski dar sa novostečenim samopouzdanjem. Istraživanja na polju kvantnomehaničke fizike navela su ga da primeti da „kada se bavimo atomima i elektronima uopšte nismo u mogućnosti da znamo njihovo egzaktno stanje pošto su i naši instrumenti sastavljeni od atoma i elektrona. Zato se iluzija da je spoznaja egzaktnog stanja univerzuma moguća tada stvarno mora srušiti na mikronivou. To znači da se ruši i teorija da su naši postupci predodređeni.“ U istom ogledu primetiće da „kad telo umre, ’mehanizam’ tela, koji drži duh, iščezava, a duh nalazi novo telo pre ili kasnije, a možda i odmah.“ Boreći sa sa ličnim bolom, Tjuring je ponudio svoje viđenje odnosa determinizma i slobodne volje, tog klasičnog pardoksa.


Entscheidungsproblem

Tjuring je potom započeo studije na Kembridžu, a tamošnji Kraljev koledž bio je okruženje u kome je njegova nekonvencionalnost, kako u pogledu seksualne orijentacije, tako i u pristupu matematičkim problemima bila ohrabrivana. Tamo je razvio sklonost ka dugoprugaškom trčanju, samopouzdanje u nauci i društvenu, pomalo gospodstvenu ličnost. Nakon što je diplomirao sa dvadesetdve godine, ostao je na koledžu kao naučni saradnik. Predavanja iz topologije usmerila su njegovo razmišljanje ka problemima matematičke logike. U pokušaju da odgovori na  problem koji je prethodno formulisao matematičar Dejvid Hilbert napisao je članak  “O izračunljivim brojevima, sa primenom na Entscheidungsproblem”. Hilbert je postavio pitanje može li se problem odlučivosti rešiti izborom u binarnoj opoziciji “da”  i “ne”, to jest  “postoji li algoritam pomoću kojeg se može odlučiti da li je valjana ma koja formula prvog reda? ”. Tjuring je problem preformulisao iz logičke sfere u sferu brojeva. Problem odlučivosti tako postaje pitanje kako odrediti beskonačno preko konačnog, dakle problem koji se ne rešava dokazivanjem već izračunavanjem. Tako postavljen problem rešava uvodeći pojam o-mašine (kasnije nazvane Tjuringovom) koju naziva i računarom. U tom periodu, pojam  “računar” još uvek je podrazumevao osobu koja se bavi računskim radnjama, najčešće ženskog pola. Mentalna slika od koje ovaj naučnik polazio kada je uvodio pojam “računar” verovatno je slika radnice u fabrici industrijske epohe kapitalizma, koja sedi i obavlja računske operacije u skladu sa nekim zadatim algoritmom. Tjuring, dakle, uzima ljudsku svest kao model za svoj računar. Simulacijom mentalnih procesa osmišljava Tjuringovu maDejvid Hilbertšinu, uređaj koji manipuliše simbolima zabeleženim na beskrajnoj traci i to tako što briše ili štampa simbol ili pomera traku za jedno polje nalevo ili nadesno, tako da u jednom trenutku pred sobom ima samo jedan simbol. Računske operacije koje sa tim simbolima mašina može da vrši određene su tabelom ponašanja, a Tjuring je nešto kasnije zamislio i Univerzalnu mašinu koja bi mogla da obavi radnju svake druge Tjuringove mašine. Tjuringova mašina je apstraktna mašina, teorijski model u službi misaonog eksperimenta te njena konstrukcija nije bila ni predviđena, mada svedoci kažu da je Tjuring razmišljao i o tome. Ovom mašinom je Alan Tjuring pre svega pokušao da reši problem iz oblasti matematičke logike koristeći se vanmatematičkim sredstvima. Pokazao je da je odgovor na Entscheidungsproblem negativan; nema dokaza da će se mašina sa algoritmom za izračunavanje beskonačno velikog broja u svom radu ikada zaustaviti. Međutim, osim što je rešio pitanje koje je postavio Hilbert, Tjuring je u članku “O izračunljivim brojevima” postavio i osnovne principe funkcionisanja računara, i to ne samo apstraktnih, već i ovih kakve danas koristimo.

Enigma Blečli parka

Sled događaja je takav da će i Tjuring, ne samo njegove ideje, morati da napusti edenski vrt teorije i okrene se okrutnom polju prakse. I zaista, svet izvan zelenih polja razdragane Engleske bio je tih godina mesto u kome se naslućivao zastrašujući oblik stvari koje će doći. Tjuring, do tada pacifista, odlučio je da se stavi u službu ratne kampanje protiv nastupajuće nacističke opasnosti. Krajem 1938. počeo je da radi na problemu pred kojim su se našli britanski obaveštajci. Mašina za šifriranje, «Enigma», koju su koristile nemačke mornaričke snage za komunikaciju između podmornica koje su delovale u Atlantiku, predstavljala je nerešiv problem za Engleze. Reč je o eletromehaničkoj mašini koja je za šifrovanje poruka koristila sistem sastavljen od tri valjka i kontaktne table sa prekidačima. Njen rad bio je baziran na supstituciji znakova, pri čemu se koriste dva različita algoritma, mapirajuća i aritmetička supstitucija. Svaki od tih algoritama pojedinačno ne bi predstavljao veliki problem za dekodiranje, ali u ovakvoj konfiguraciji broj mogućih kombinacija uvećavao se toliko da je njegovo rešavanje zahtevalo dotada neviđenu, ali zahvaljujući Tjuringovom teorijskom radu ne i nezamislivu, elektronsku brzinu vršenja računskih opeEnigmaracija. Tajna ratna rezidencija britanskih kriptoanalitičara bio je Blečli park, imanje u samom srcu Engleske. To je bilo mesto u kojem je Alan Tjuring proveo veći deo ratnih godina. Njegov doprinos konačnom uspehu u dešifrovanju Enigme leži u nacrtu «bombe», mašine koja se koristila za analizu šifrovane komunikacije. «Bomba» je korišćena za otrkrivanje podešavanja na «Enigma» mašinama, tačnog položaja rotora i elektronskih logičkih kola koja su u upotrebi. Tjuringov rad na rešavanju kriptoanalitičkih problema imao je za posledicu konstruisanje prvih velikih elektronskih računskih mašina («Kolos»), konstruisanje uređaja za skremblovanje glasovnih poruka, utemeljenje teorije informacija i statistike kao naučnih disciplina, ali u tom trenutku najvažnija posledica je bila ratna pobeda, u kojoj su informacije obezbeđene dešifrovanjem tajne komunikacije nemačkih pomoraca imale ogromnu ulogu. Bilo bi preterano reći da bi bez Tjuringovog doprinosa ishod rata bio drugačiji, ali i najlkonzervativnije procene se slažu da je dešifrovanje informacijskog saobraćaja «Enigmi» skratilo rat za najmanje godinu dana.

Mašine koje misle

Nakon rata, Tjuring je radio na konstrukciji računara ACE (Automatic Computing Engine), ali se ubrzo razočarao zbog birokratskih i obaveštajnih prepreka koje su usporavale taj projekat. Godine 1950. odlazi u Mančester, tada tmurni industrijski grad, da bi se priključio projektu u čijem je središtu bio jedan računar manjeg kapaciteta prikladnog imena Beba. Beba je bila mašina u koju je po prvi put implementirana tehnologija katodne cevi, mada je teško zamisliti da ta sprava koja je na cevima priklazivala brojeve putem svetlećih tačkica u mreži «rezolucije» 32×32 ima nešto zajedničko sa današnjim monitorima. Tjuring i njegovi saradnici su uglavnom koristili Bebu pokušavajući da reše neke od poznatih matematičkih problema. Rad na mašini bio je komplikovan, naporan, a često i uzaludan jer je operativna procedura koja je podrazumevala trčanje iz prostorije sa mašinom do prostorije na spratu gde su se rezultati ispisivali ostavljala dosta prostora za greške. Međutim, njihov projekat se uskoro našao u žiži interesovanja javnosti, delom i zbog oštrog napada koji im je uputio jedan neurohirurg i zagovornik lobotomije, verovatno ljubomoran zbog količine sredstava koje je Beba dobijala. «Sve dok mašina ne bude sposobna da napiše sonet ili komponuje končerto nadahnuta mislima i osećanjima, a ne nasumičnim ređanjem simbola, ne možemo se složiti da je dorasla mozgu.» Time je loptica prebačena Tjuringu pala u polje u kome se ovaj već nekoliko puta nalazio, polje odnose ljuske svestithinking-mashine i mašina. Tjuringov odgovor, istovremeno zabavan i oštar, odredio je i pravac njegovih daljih istraživanja. U jednoj radio-emisiji rekao je «Nas ne zanima što mozak ima konzistenciju hladne kaše. Ne želimo da kažemo: Ova mašina je veoma čvrsta, stoga to nije mozak, stoga ne može da misli.» Tjuring je pravilno tvrdio da karakteristike mozga relevantne za mišljenje nisu u ravni fizičkih osobina. U direktnom odgovoru onom neurohirurgu zaključio je da se «ne može povući paralalela sa sonetima, pošto bi sonet koji napiše mašina najbolje umela da ceni neka druga mašina.» Nedugo nakon ove polemike koja bi se ipak mogla svrstati tek u domen popularne nauke, Tjuring je napisao svoj najpoznatiji i najneobičniji rad «Računske mašine i inteligencija», u kome se posvetio pitanju veštačke inteligencije. Predložio je eksperiment, kasnije nazvan Tjuringov test, kojim bi se došlo do odgovora na pomenuto pitanje «Mogu li mašine da misle?». Eksperiment bi imao formu koju je Tjuring nazvao igrom imitacije. U igri učestvuju tri učesnika, muškarac, žena i ispitivač, pri čemu se svako nalazi u odvojenoj prostoriji, a sva komunikacija se odvija pismenim putem, po mogućstvu teleprinterom. Ispitivač ima za cilj da odredi ko je od ispitanika muško, a ko žensko pri čemu muški učesnik ima zadatak da ispitivača odgovorima navede na pogrešan zaključak dok ženski učesnik ispitivaču pomaže. I kao što je u radu o Entscheidungsproblemu problem odlučivosti preformulisao u problem prebrojivosti, tako je pitanje «Mogu li mašine da misle?» zamenio pitanjem «Može li mašina da pobedi u igri imitacije?». Naime, Tjuring je tvrdio da će u doglednoj budućnosti biti moguća konstrukcija mašine koja u će u igri imitacije imati podjednake šanse za pobedu kao i ljudski igrač. U nastavku teksta Tjuring prepoznaje sposobnost ljudskog uma da uči i samoorganizuje se kao presudnu za uspostavljanje procesa mišljenja i definiše čoveka kao «mašinu podvrgnutu uticajima». Tu iskrsava problem interfejsa, tj. sistema kojim će veštačka inteligencija komunicirati sa spoljnim svetom. Reč je o problemu, doduše iz domena konstrukcije, za koji Tjuring nije imao zadovoljavajuće rešenje. Tjuring predlaže da bi, umesto pokušaja da se konstruiše program koji podražava svest odraslog čoveka, bilo bolje konstruisati program koji će podražavati svest deteta i imati sposobnost učenja. Ovaj, pomalo bizarni odeljak, svedoči da je Tjuring bio svestan praktičnih problema: «Nećemo moći da primeno isti proces učenja na mašinu kao na normalno dete. Ona neće imati, npr. noge…možda neće imati ni oči. Ali ma kako ovi nedostatci bili nadomešćeni domišljatim inženjerstvom, nećemo moći da tog stvora pošaljemo u školu, a da mu se druga deca ne rugaju. Njemu se moraju držati privatni časovi.» Ono što fascinira, jeste Tjuringova sposobnost da kroz rešavanje ličnih preokupacija ponudi rešenje univerzalnih problema. Videli smo ranije kako je bol zbog preminulog Kristofera Morkoma uputila mladog Tjuringa na razmišljanja o slobodnoj volji. Možda možemo da pretpostavimo da je razmišljanje o mašini koja će svoju kognitivnu sposobnost dokazati dajući odgovore kakve bi dao «prirodni muškarac» daleki odjek strategije koju je Tjuring morao da primenjuje kao homoseksualac u društvu koje je to percipiralo kao krivično delo. Tjuringov test ostao je kao jedan od najupečatljivijih doprinosa debati o veštačkoj inteligenciji koja i dalje traje.

Tužni silogizam

Nedugo zatim, Tjuring se upustio u aferu sa jednim mladićem u Mančesteru i postao predmet pljačke i ucene zasnovane baš na činjenici da su homoseksualni odnosi smatrani krivičnim delom «velike nepristojnosti». Tjuring se obratio policiji, ali paradoksalnim obrtom pred sudom novokrunisane Nj.k.v. Elizabete, on od žrtve postaje zločinac. Tjuring je osuđen na hemijsku kastraciju hormonskim injekcijama estrogena. Pored toga, ocenjen je kao osoba rizična po bezbednost i uklonjen iz projekata u koje je bio uključen. Verovao je da ga prate. Iako je tonuo u depresiju i anksioznost, u naredne dve godine je razmišljao o kvantnoj mehanici, matematičkoj biologiji i psihologiji. Alan Tjuring je izvršio samoubistvo 7. juna 1954. pojevši jabuku sa cijanidom. Nekoliko nedelja pred smrt u pismu jednom prijatelju napisao je silogizam;

Tjuring veruje da mašine mogu da misle
Tjuring leže sa muškarcima
Prema tome mašine ne mogu da misle

Ove godine obeležava se stogodišnjica Tjuringovog rođenja.

4 misljenja o “Tjuringove mašine – Alan Tjuring

  1. Igor says:

    Tjuring je bio brilijantan um! Iako matematičar po zanimanju aktivno je učestvovao u projektovanju računara. Anegdota kaže da je predlagao upotrebu mešavine alkohola i vode kao jeftinog rešenja za tadašnje oscilatore.

    Dobrodošao nam na blog. Zaista odličan post!

  2. Marko Milosavljevic Marko Milosavljevic says:

    Hvala na lepoj dobrodošlici. Nisam naišao na precizna Tjuringova (Ćuringova) konstrukciona rešenja u istraživanju, tako da ne znam ništa o alkoholu i oscilatoru, ali znam da je Ćuringovo piće bilo pivo. Na zdravlje!

Ostavite komentar

Vasa email adresa nece biti objavljena. Obavezna polja su obeležena sa *

Powered by sweet Captcha