Почему зебры полосатые, а сердце слева: жизнь и невероятные открытия математика Алана Тьюринга

В первом в России Музее криптографии, который откроется в этом году, будет отдельная экспозиция, посвященная Bombe — устройству для взлома немецкой шифровальной машины «Энигма». Автор-исследователь Музея криптографии Кристина Чернова рассказывает об авторе изобретения — математике Алане Тьюринге.

Английский математик Алан Тьюринг родился 23 июня 1912 года. Его вклад в криптографию, вычислительные технологии, искусственный интеллект и даже теоретическую биологию невозможно уместить в один текст, а сам он был, согласно воспоминаниям современников, довольно эксцентричным и ярким человеком. Мы выбрали 5 самых удивительных фактов из биографии ученого.

1. Разработал портативный шифратор речи

Алан Тьюринг был одним из основных теоретиков Блетчли-парка. Это викторианское поместье до и во время Второй мировой войны было штаб-квартирой британских криптоаналитиков, которые работали над взломом немецких шифровальных машин, таких как «Энигма» и «Лоренц», с их помощью зашифровывались секретные сообщения немецких военных. Алан Тьюринг разработал электромеханическое устройство под названием Bombe, предназначенное для дешифрования сообщений, зашифрованных «Энигмой». В 1940 году был построен и запущен первый экземпляр Bombe.

Помимо этого, Алан Тьюринг участвовал в криптоанализе шифровальной машины «Лоренц» и разработал портативный шифратор речи Delilah.

2. Придумал, как определить, умеет ли машина мыслить

В научной фантастике часто упоминается тест Тьюринга, который позволяет проверить, способна ли машина мыслить как человек. Этот тест был впервые предложен в статье Тьюринга «Вычислительные машины и разум», опубликованной в 1950 году в философском журнале Mind.

Тьюринг задался вопросом, могут ли машины думать, и предложил тест, придуманный по аналогии с игрой для вечеринок Imitation Game (так еще называется художественный фильм о Тьюринге 2014 года). В игре мужчина и женщина, находящиеся в разных комнатах, получают записки с вопросами от гостей, пытающихся их различить, и своими ответами стараются запутать игроков. То же самое, по мысли Тьюринга, должны были делать компьютер и человек. И если жюри не может отличить компьютер от человека, значит, компьютер способен думать.

3. Помог создать компьютерную музыку

В 1951 году вещательная группа BBC в Лаборатории вычислительных машин в Манчестере сделала первую запись компьютерной музыки при помощи машины, созданной и запрограммированной Аланом Тьюрингом. Она умела генерировать три песни: государственный гимн Великобритании, песенку «Baa, Baa Black Sheep» и джазовый стандарт Глена Миллера «In the Mood». Хотя Тьюринг запрограммировал свою машину воспроизводить музыкальные звуки, сам объединять их в мелодии он не стал — это сделал другой ученый, Кристофер Стрейчи. В 2016 году исследователи из Новой Зеландии обнаружили и восстановили запись.

4. Объяснил, почему зебры полосатые, а сердце слева

В 1952 году Алан Тьюринг опубликовал статью по математической биологии «Химические основы морфогенеза», в которой исследовал развитие структур и форм в живых организмах. Он предположил, что любые неоднородности в живом мире (полосы, спирали, пятна) могут возникать из некоторых однородных состояний, и предложил для объяснения так называемую реакционно-диффузионную модель. Согласно этой модели, два вещества — активатор и ингибитор — распространяются в тканях с разной скоростью и взаимодействуют друг с другом. Активатор усиливает собственное производство и активирует ингибитор, который, напротив, подавляет действие активатора. Благодаря этому образуются сложные узоры из пятен и полос.

Эта работа Тьюринга стала основополагающей в современной математической биологии. С ее помощью ученые пытаются объяснить самые разные закономерности в живых организмах: от структуры ветвления бронхов до смещения сердца в левую сторону грудной клетки.

5. Бегал марафоны

Алан Тьюринг был хорошим велосипедистом и бегуном на длинные дистанции. Еще в школе он преодолевал десятки километров на велосипеде. Начав бегать спустя несколько лет после окончания университета, Тьюринг в 1946 году выиграл забег на три мили — благодаря этому его имя впервые появилось на страницах спортивной прессы. А уже в 1947 году Тьюринг пробежал свой первый марафон. Ученый состоял в беговом клубе Walton Athletic Club и был одним из его лучших спортсменов.

В 1948 году он подал заявку на участие в олимпийском марафоне в Лондоне, но из-за травмы не смог выступить на отборочных соревнованиях. Когда Тьюринга спросили, почему он так усердно тренируется, он ответил, что это единственный способ отдохнуть от чрезвычайно напряженной работы.