Alan Mathison Turing
(23 de junio de 1912, Londres – 07 de junio de 1954, Wilmslow, Inglaterra)
Por Emperatriz Guerrero
Asociación Larense de Astronomía, ALDA.
Alan Mathison Turing fue un matemático, informático teórico y criptógrafo británico, padre de la computación e informática modernas y pionero en Inteligencia Artificial. Durante la Segunda Guerra Mundial logró descifrar los códigos nazis generados por la máquina Enigma.
Hijo de Julius Mathison Turing, funcionario británico del Servicio Civil Indio, y de Ethel Sara Stoney, quien pertenecía a la nobleza protestante anglo irlandesa y cuyo padre era el ingeniero jefe de Madras Railways, tuvo un hermano mayor, John Ferrier (1908), nacido en Coonoor, India. A pesar de vivir en la India británica, los padres de Turing deseaban que sus hijos se criaran en Inglaterra, por lo que se mudaron a la zona residencial de Maida Vale en el barrio londinense de Paddington, donde éste nació. Su casa natal aún se conserva.
Desde pequeño Turing mostró interés por los números, los rompecabezas y la lectura, contándose que aprendió a leer por sí mismo en sólo tres semanas.
En 1922 ingresó a la preparatoria Hazelhurst en Sussex, hasta 1926, año en que entró al internado de Sherborne. Su inclinación a las matemáticas y las ciencias le creó rápidamente conflictos con la educación centrada en los clásicos que se impartía en Sherborne. En cambio, ganó numerosos premios en matemáticas, llegando a desarrollar habilidades que lo llevaron a resolver problemas complejos sin haber estudiado cálculo elemental, con sólo 16 años.
Su falta de interés en los estudios de los clásicos lo obligó a suspender repetidamente sus exámenes finales, por lo que tuvo que ingresar en el King’s College de la Universidad de Cambridge, en lugar del Trinity College. En 1934 se licenció en Matemáticas en la Universidad de Cambridge.
Una vez graduado, se trasladó a Estados Unidos a continuar sus estudios en la Universidad de Princeton, donde tuvo entre sus profesores al lógico Alonzo Church y al matemático Godfrey Harold Hardy.
Estando en Princeton publicó el 28 de mayo de 1936 “Los números computables, con una aplicación al Entscheidungsproblem(1)” estudio en el que reformuló los resultados de Kurt Gödel de 1931 que abordaban los límites de la demostrabilidad y la computación. En su trabajo sustituyó el lenguaje formal universal descrito por Gödel por series de instrucciones lógicas, con lo que sentó las bases del concepto de algoritmo. Turing definió en términos matemáticos la forma en que un sistema automático, con reglas extremadamente simples, podía efectuar toda clase de operaciones matemáticas expresadas en un determinado lenguaje formal. Esta máquina calculadora de capacidad infinita que operaba con dichos algoritmos, se conoce máquina de Turing.
Esta es en realidad un modelo computacional que modela matemáticamente operaciones de lectura/escritura de forma automática, procesando entradas en celdas de una “cinta” y sus respectivas salidas en la misma. Es por ende representada como un autómata capaz de “implementar cualquier problema matemático expresado a través de un algoritmo”. Destaca por su simplicidad, pues manipula símbolos siguiendo una serie de reglas, y era un ejemplo de su teoría de la computación y una prueba de que se podía construir una máquina de este tipo.
La máquina de Turing puede resolver cualquier problema matemático que pudiera representarse mediante un algoritmo, y con ella llegó a probar que no existe solución al Entscheidungsproblem, demostrando primero que el problema de la parada para las máquinas de Turing es irresoluble, puesto que no es posible decidir algorítmicamente si una máquina de Turing dada llegará a pararse o no. Si bien Alonzo Church había publicado con anterioridad una demostración similar sobre su cálculo lambda(2), el estudio de Turing resultó ser más accesible e intuitivo, además de introducir el concepto de números reales computables, aquellos para los que puede construirse una máquina de Turing que calcule una tras otra todas sus cifras, si se le deja tiempo suficiente. Aún hoy en día las máquinas de Turing son estudiadas en teoría de la computación.
Turing permaneció en Princeton hasta 1938, cuando obtuvo su Doctorado. En su disertación doctoral introdujo el concepto de hipercomputación(3) con el que ampliaba las máquinas de Turing a las máquinas Oracle. Éstas se conciben como una máquina de Turing con una caja negra u “oráculo”, que puede decidir problemas de decisión en una sola operación, con las cuales se podía abordar el estudio de problemas que no tienen una solución algorítmica o problemas indecidibles como el problema de la parada. Actualmente, las máquinas Oracle se utilizan en criptografía.
En 1938 volvió a Inglaterra para estudiar filosofía de las matemáticas, y en 1939 regresó a Cambridge.
Estando en Cambridge estalló la Segunda Guerra Mundial. En septiembre de 1939 y apenas un día después de la declaración de guerra de Gran Bretaña a Alemania, Turing fue llamado a incorporarse como criptólogo en la Station X, instalación militar en Bletchley Park (Buckinhamshire), donde unas nueve mil personas trabajaban descifrando las comunicaciones alemanas.
Enviadas en código Morse, estas comunicaciones estaban cifradas por una máquina electromecánica de sistema rotatorio denominada Enigma. Esta máquina fue construida y patentada por un holandés. Posteriormente Arthur Scherbius, de la empresa alemana Scherbius y Ritter compró la patente en 1918 y en 1923 la lanzó al mercado destinándola al uso comercial. Pero su facilidad de manejo y solidez criptográfica la llevaron en 1926 al terreno de la armada alemana y para el momento de la Segunda Guerra Mundial su uso estaba generalizado a las demás fuerzas militares de ese país.
Similar a una máquina de escribir, rotores internos hacían que cada vez que se pulsaba una letra, ésta fuera sustituida por otra, una técnica de encriptación de mensajes conocida como cifrado polialfabético. Las posibles configuraciones distintas que se podían obtener eran de más de 10 mil billones. Los operadores tenían instrucciones de cómo colocar los rotores, cuyas posiciones se cambiaban cada pocos días. Su pequeño tamaño le permitía ser transportada fácilmente en cualquier vehículo o nave militar.
Máquina Enigma
El equipo de Turing logró identificar o cribar una parte de las pautas de los mensajes, tomando en cuenta palabras de uso obligado como por ejemplo las relativas al clima, y al hecho de que ninguna letra podía cifrarse a sí misma. Sin embargo, el grueso de los mensajes seguía indescifrable. Entonces, basado en una máquina diseñada en 1938 por el criptógrafo polaco Marian Rejewsky llamada Bomba Criptológica, Turing diseñó la Bombe. Esta máquina desplegaba una cadena de deducciones lógicas para cada combinación posible, con lo que obtenía la configuración de los rotores correspondientes de Enigma. El cribado permitió reducir el número de opciones de cifrado, con lo que el tiempo de respuesta se redujo.
Exterior de una Bombe reconstruida. Interior de una Bombe reconstruida.
Mejorada por el matemático Gordon Welchman y el trabajo de ingeniería de Harold Keen, el 14 de marzo de 1940 se obtuvo el primer prototipo de la Bombe, de la que se llegaron a fabricar más de doscientas. Se estima que esta máquina acortó en dos años el conflicto bélico, con lo que salvaron la vida de unos 14 millones de personas. Una vez terminada la guerra, todas las Bombe fueron desmanteladas y junto con el trabajo realizado permanecieron en secreto hasta 1974, cuando el capitán W. F. Winterbotham publicó el libro The Ultra Secret.
Entre 1945 y 1948, Turing se residenció en Londres trabajando en el Laboratorio Nacional de Física. En 1947 comenzó a diseñar el Motor de Computación Automática (ACE por sus siglas en inglés), uno de los primeros computadores con programa almacenado, que se caracterizó por incluir la implementación de funciones aritméticas en circuitos electrónicos y que debía trabajar en binario. Su diseño minimizaba el hardware a costa de hacer más funciones por software. En este sentido se diferenciaba de las EDVAC de von Newmann que se desarrollaba simultáneamente en Estados Unidos.
El ACE de Turing pretendía ser una máquina que se pudiese configurar para distintas funciones: cálculos algebraicos, desencriptado de códigos, manipulación de archivos y hasta para jugar ajedrez. Sin embargo, el ambiente de post-guerra reinante retrasó el proyecto, al punto que el primer prototipo estuvo listo en 1950, cuando ejecutó su primer programa. Tenía una memoria de línea de retardo de mercurio. El ACE sirvió de base y modelo para las computadoras posteriores. Algún tiempo después desarrolló el Abreviated Code Instruction, que originó los lenguajes de programación.
Mientras el proyecto ACE estuvo retrasado tomó un año sabático que pasó en Cambridge, donde escribió Intelligent Machinery (1948), trabajo pionero en inteligencia artificial que no llegó a ver publicado, donde establece las bases del conexionismo y el aprendizaje artificial mediante entrenamiento. Esto es lo que actualmente se conoce como redes neuronales.
En 1948 demostró por primera vez el principio de la máquina de Turing, con ayuda de Frederic Calland Williams.
A mediados de ese año fue nombrado Director Delegado del laboratorio de informática de la Universidad de Manchester, donde trabajó en el software de la Manchester Mark I, una de las primeras computadoras verdaderas.
Por esta época realizó estudios más abstractos que lo llevaron a preguntarse si era posible emular la inteligencia en una máquina. Producto de estas reflexiones filosóficas, en octubre de 1950 publicó su artículo Computting machinery and intelligence, donde se enfocó en la inteligencia artificial y desarrolló un experimento conocido como prueba de Turing. Ésta pretendió ser una prueba estándar que permitiera establecer si una máquina es capaz de pensar. Según sus propias palabras, “Una computadora puede ser llamada inteligente si logra engañar a una persona haciéndole creer que es un ser humano”. Se originó en un juego de imitación con tres sujetos: un interrogador, un hombre y una mujer. El objetivo del interrogador es descubrir cuál de sus interrogados, de los cuales está aislado, es el hombre y cuál es la mujer, mientras que el objetivo de éstos es convencerlo que son la mujer. En su artículo Turing sustituyó a uno de los interrogados por una computadora y cambió el objetivo del interrogador: reconocer a la máquina.
La prueba consiste en hacer que una persona hable con una computadora que se encuentra en otra habitación mediante un sistema de chat. Si la persona no puede determinar si su interlocutor es una persona o una computadora, ésta se considera inteligente. En 2014, por primera vez, el chatbot de Eugene Gootsman fue capaz de convencer a treinta jueces que participaron en la prueba, que estaban chateando con un niño ucraniano de trece años.
Actualmente, una versión inversa de la prueba de Turing es el test CAPTCHA, un tipo de medida de seguridad llamado de autenticación pregunta-respuesta, que permite determinar si el usuario es un ser humano y no una computadora. De hecho, sus siglas significan Completely Automated Public Turing test to tell Computers and Humans Apart (prueba pública de Turing Completamente Automatizada para Distinguir entre Computadoras y Humanos).
Otro campo en el que incursionó Turing como pionero fue la cibernética, área en la cual trabajó con Norbert Wiener. Sus trabajos profundizaron en los sistemas de comunicación entre el ser humano y la máquina, aportando el concepto de interfaz y cuestionando los límites de simulación del razonamiento humano.
En marzo de 1951 fue elegido miembro de la Royal Society.
A partir de 1952 y hasta su fallecimiento, Turing se dedicó a la biología matemática, en especial a la morfogénesis, publicando en 1952 “Fundamentos químicos de la morfogénesis”. Hizo aportes aplicando los números de Fibonacci a la filotaxia(4), y al uso de ecuaciones de reacción-difusión para comprender la formación de patrones durante el desarrollo ontogenético o embriológico. Sus teorías son actualmente utilizadas por los biólogos experimentales para explicar los mecanismos que actúan en la diferenciación celular de los organismos complejos.
Sus trabajos posteriores a 1952 no fueron publicados sino hasta 1992 en “Obras completas de A. M. Turing” a causa de su procesamiento por homosexualidad.
Ya desde sus años en la escuela Sherborne había descubierto su tendencia con su compañero Christopher Morcom, con quien empezó compartiendo su pasión por la ciencia, la matemática y la física, aunque no está claro si fue correspondido. El 13 de febrero de 1930, Christopher falleció por complicaciones debidas a la tuberculosis bovina. Con su muerte, la fe religiosa de Turing se desmoronó, abrazó el ateísmo y la convicción de que todos los fenómenos son materialistas. Pero siguió creyendo en la supervivencia del espíritu después de la muerte.
En ese año de 1952, hubo un robo en su residencia, perpetrado por Arnold Murray, su compañero sentimental en ese entonces, y un cómplice. Turing denunció el delito, pero en el transcurso de la investigación salió a la luz su identidad sexual. Para esa época esta era ilegal en el Reino Unido, por lo que se le imputaron los cargos de “indecencia grave y perversión sexual”. Turing no se defendió de los cargos, porque consideraba que no tenía de qué disculparse. Encontrado culpable, se le dio a escoger entre la prisión y la castración química, la cual fue la que eligió. Las inyecciones de estrógenos alteraron fuertemente su complexión física y su estado de ánimo.
Sus últimos años fueron ingratos, afectado por el rechazo social, y las repercusiones de su condena sobre sus trabajos.
En 1954, dos años después del juicio, Turing fue hallado muerto en su habitación. Se concluyó que había fallecido por envenenamiento con cianuro, ingerido al parecer en una manzana, en lo que se dictaminó oficialmente como suicidio. Sin embargo, su madre siempre lo negó, y atribuyó su muerte a una ingesta accidental del veneno por el almacenamiento inadecuado de sustancias químicas por parte de su hijo. Esta hipótesis es compartida por Jack Copeland, estudioso de la vida y obra de Turing, quien estima que lo mejor hubiese sido un veredicto abierto.
Alan Turing fue cremado en el Woking Crematorium y sus cenizas se esparcieron en el mismo lugar.
El 10 de septiembre de 2009 Gordon Brown, primer ministro del Reino Unido, emitió, a raíz de una movilización pública, un comunicado en el que hacía patente sus disculpas en nombre de su gobierno, por el trato dado a Turing en sus últimos años de vida. Pero en 2012, el siguiente primer ministro David Cameron denegó el indulto, señalando que para el momento del fallo la homosexualidad era considerada un delito. Sin embargo, el 24 de diciembre de 2013, la reina Isabel II concedió a Alan Turing el indulto de todo tipo de culpa.
Numerosos son los tributos y reconocimientos que ha recibido Alan Turing. Entre ellos hay varias estatuas y monumentos, entre los que destaca el Memorial Alan Turing en Mánchester, entre la Universidad de Mánchester y la gay village de la calle del Canal. La estatua lleva en la mano derecha la manzana envenenada con cianuro con la que supuestamente se quitó la vida.
Memorial Alan Turing. Placa a los pies del Memorial
La Association for Computing Machinery concede anualmente el Premio Turing, considerado el Nobel de la informática. La Universidad de Mánchester inauguró en 2004 el Instituto Alan Turing. Su imagen aparece en el billete inglés de 50 libras. En el centenario de su nacimiento, el doodle de Google mostró una máquina de Turing.
El séptimo arte toma la vida y obra de Turing en filmes como Breaking the Code, The Imitation Game y Bletchley Park, además de la película de ciencia ficción Ex Machina.
La literatura no se queda corta, en la que además de obras dedicadas al personaje o su muerte como El enigma Turing, destacan novelas de ciencia ficción en las cuales se aplican sus postulados sobre computadoras e inteligencia artificial, entre ellas El quinteto de Cambridge, Oracle, 2001, Neuromante y La utopía de Turing.
En una votación organizada por la BBC Two en 2019 llamada Íconos, la audiencia votó por Turing como la persona más grande del siglo XX. El premio fue recibido por su sobrina, Inagh Jean Payne.
Finalmente, en el mundo de la música numerosas bandas y grupos musicales han dedicado piezas a este insigne matemático.
No cabe duda que su muerte prematura privó a la humanidad de una mente brillante en el campo lógico-conceptual, a pocos años de la década de los 60, cuando comenzó el desarrollo a gran escala de las diversas áreas que fueron su centro de atención, validando sus palabras:
Sólo podemos ver una corta distancia hacia adelante, pero podemos darnos cuenta de que hay muchas cosas por hacer.
(1) Traducido como “problema de decisión”, fue planteado por Leibniz en el siglo XVII, y formalizado en 1928 por David Hilbert en el VII Congreso Internacional de Matemáticas. Se trata de un problema de lógica matemática para hallar un algoritmo general que decida si una fórmula de lógica de primer orden es un teorema.
(2) Introducido en la década de 1930 por Alonzo Church y Stephen Kleene, es un sistema formal diseñado para investigar la definición de función, la noción de aplicación de funciones y la recursión. Se puede utilizar para definir una función computable.
(3) Teoría que rechaza la idea de la computabilidad absoluta. Únicamente un hipercomputador podría computar funciones no resueltas por una máquina de Turing.
(4) Disposición regular de hojas, brácteas, flores u otras estructuras vegetales alrededor de un eje o centro, según uno o varios sistemas de espirales o hélices. También llamada filotaxis.
REFERENCIAS.
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