Alan Turing

Manchmal sind es die Menschen, von denen niemand sich etwas vorstellen kann, die die Dinge tun, die sich niemand vorstellen kann.

Alan Mathison Turing war ein englischer Mathematiker, Informatiker, Logiker, Kryptoanalytiker, Philosoph und theoretischer Biologe. Turing war äußerst einflussreich bei der Entwicklung der theoretischen Informatik und lieferte eine Formalisierung der Konzepte von Algorithmus und Berechnung durch die Turing-Maschine, die als Modell eines universellen Computers betrachtet werden kann. Turing wird allgemein als der Vater der theoretischen Informatik und künstlichen Intelligenz angesehen. Trotz dieser Erfolge wurde er in seinem Heimatland während seiner Lebenszeit nicht vollständig anerkannt, da Homophobie zu dieser Zeit weit verbreitet war und ein Großteil seiner Arbeit unter das Official Secrets Act fiel.

Während des Zweiten Weltkriegs arbeitete Turing für die Government Code and Cypher School GC&CS in Bletchley Park, Großbritanniens Zentrum für Codebrechen, das Ultra-Intelligenz produzierte. Eine Zeit lang leitete er die Hut 8, die Abteilung, die für die deutsche Marinekryptoanalyse zuständig war. Hier entwickelte er eine Reihe von Techniken zur Beschleunigung des Brechens deutscher Chiffren, einschließlich Verbesserungen der Vorkriegs-Polnischen-Bombe-Methode, einer elektromechanischen Maschine, die Einstellungen für die Enigma-Maschine finden konnte.

Turing spielte eine entscheidende Rolle beim Knacken abgefangener verschlüsselter Nachrichten, die es den Alliierten ermöglichten, die Nazis in vielen entscheidenden Auseinandersetzungen zu besiegen, einschließlich der Schlacht im Atlantik, und trug damit zum Sieg im Krieg bei. Aufgrund der Probleme der kontrafaktischen Geschichte ist es schwierig, die genaue Auswirkung zu schätzen, die Ultra-Intelligenz auf den Krieg hatte, aber nach höchster Schätzung wird angenommen, dass diese Arbeit den Krieg in Europa um mehr als zwei Jahre verkürzte und über 14 Millionen Menschenleben rettete.

Nach dem Krieg arbeitete Turing am National Physical Laboratory, wo er die Automatic Computing Engine entwarf. Die Automatic Computing Engine war eines der ersten Designs für einen gespeicherten Programm-Computer. 1948 trat Turing Max Newmans Computing Machine Laboratory an der Victoria University of Manchester bei, wo er bei der Entwicklung der Manchester-Computer half und sich für mathematische Biologie interessierte. Er schrieb ein Papier über die chemische Grundlage der Morphogenese und sagte oszillierende chemische Reaktionen wie die Belousov-Zhabotinsky-Reaktion voraus, die erstmals in den 1960er Jahren beobachtet wurden.

Turing wurde 1952 wegen homosexueller Handlungen verfolgt; der Labouchere Amendment von 1885 hatte mandatiert, dass „grobe Unzucht" ein Straftatbestand im Vereinigten Königreich war. Er akzeptierte eine Chemikalienbehandlung mit DES als Alternative zur Gefängnisstrafe. Turing starb 1954, 16 Tage vor seinem 42. Geburtstag, an einer Cyanidvergiftung. Eine Gerichtsuntersuchung bestimmte seinen Tod als Selbstmord, aber es wurde festgestellt, dass die bekannten Beweise auch mit zufälliger Vergiftung vereinbar sind.

Im Jahr 2009 entschuldigte sich der britische Premierminister Gordon Brown nach einer Internetkampagne offiziell im Namen der britischen Regierung für „die schreckliche Art und Weise, wie er behandelt wurde". Königin Elizabeth II. gewährte Turing 2013 posthum eine Begnadigung. Das „Alan Turing-Gesetz" ist nun ein informeller Begriff für ein Gesetz von 2017 im Vereinigten Königreich, das Männer, die unter historischer Gesetzgebung verwarnt oder verurteilt wurden, die homosexuelle Handlungen verboten, rückwirkend begnadigt.

Frühen Leben und Ausbildung

Familie

Turing wurde in Maida Vale, London, geboren, während sein Vater, Julius Mathison Turing 1873–1947, im Urlaub von seiner Position mit dem Indian Civil Service ICS in Chatrapur, damals in der Madras Presidency und gegenwärtig im Bundesstaat Odisha in Indien, war. Turings Vater war der Sohn eines Geistlichen, des Rev. John Robert Turing, aus einer schottischen Kaufmannsfamilie, die in den Niederlanden ansässig war und einen Baronet einschloss. Turings Mutter, Julius' Ehefrau, war Ethel Sara Turing geb. Stoney 1881–1976, Tochter von Edward Waller Stoney, Chefingenieur der Madras Railways. Die Stoneys waren eine protestantische anglo-irische Gentry-Familie aus County Tipperary und County Longford, während Ethel selbst einen Großteil ihrer Kindheit in County Clare verbracht hatte.

Julius' Arbeit mit dem ICS brachte die Familie nach Britisch-Indien, wo sein Großvater ein General in der Bengal Army gewesen war. Jedoch wollten sowohl Julius als auch Ethel, dass ihre Kinder in Großbritannien aufwachsen, also zogen sie nach Maida Vale, London, wo Alan Turing am 23. Juni 1912 geboren wurde, wie durch eine blaue Plakette auf der Außenseite des Hauses seiner Geburt, später das Colonnade Hotel, vermerkt. Turing hatte einen älteren Bruder, John, den Vater von Sir John Dermot Turing, 12. Baronet der Turing Baronets.

Turings Vater kommissarischer Dienst war noch aktiv und während Turings Kindheitsjahren reisten seine Eltern zwischen Hastings im Vereinigten Königreich und Indien, wobei sie ihre beiden Söhne bei einem pensionierten Armeeehepaar stehen ließen. In Hastings blieb Turing in Baston Lodge, Upper Maze Hill, St Leonards-on-Sea, jetzt mit einer blauen Plakette gekennzeichnet. Die Plakette wurde am 23. Juni 2012 enthüllt, zum hundertsten Jahrestag von Turings Geburt.

Sehr früh in seinem Leben zeigte Turing Anzeichen des Genies, das er später prominent zur Schau stellen sollte. Seine Eltern kauften 1927 ein Haus in Guildford, und Turing lebte dort während der Schulferien. Der Ort ist auch mit einer blauen Plakette gekennzeichnet.

Schule

Turings Eltern meldeten ihn in der St Michael's, einer Tagesschule in der 20 Charles Road, St Leonards-on-Sea, im Alter von sechs Jahren an. Die Schulleiterin erkannte sein Talent frühzeitig, ebenso wie viele seiner nachfolgenden Lehrer.

Zwischen Januar 1922 und 1926 wurde Turing in der Hazelhurst Preparatory School, einer unabhängigen Schule im Dorf Frant in Sussex jetzt East Sussex, unterrichtet. 1926, im Alter von 13 Jahren, ging er zur Sherborne School, einer Internatsschule in der Marktstadt Sherborne in Dorset, wo er in Westcott House untergebracht war. Der erste Schultag fiel mit dem General Strike von 1926 in Großbritannien zusammen, aber Turing war so entschlossen teilzunehmen, dass er sein Fahrrad unbegleitet 60 Meilen 97 km von Southampton nach Sherborne fuhr, wobei er über Nacht in einer Herberge Halt machte.

Wir können nur eine kurze Strecke voraus sehen, aber wir können dort viel sehen, das getan werden muss.

Turings natürliche Neigung zu Mathematik und Naturwissenschaften brachte ihm keinen Respekt von einigen der Lehrer in Sherborne ein, deren Bildungsdefinition mehr Betonung auf Klassiker legte. Sein Rektor schrieb an seine Eltern: „Ich hoffe, er wird nicht zwischen zwei Stühlen fallen. Wenn er auf der öffentlichen Schule bleiben soll, muss er darauf abzielen, gebildet zu werden. Wenn er nur ein wissenschaftlicher Spezialist sein soll, verschwendet er seine Zeit an einer öffentlichen Schule". Trotzdem zeigte Turing weiterhin bemerkenswerte Fähigkeit in den Studien, die er liebte, löste fortgeschrittene Probleme 1927, ohne auch nur elementare Infinitesimalrechnung studiert zu haben. 1928, im Alter von 16 Jahren, begegnete Turing der Arbeit von Albert Einstein; nicht nur verstand er sie, sondern es ist möglich, dass er es schaffte, Einsteins Anzweiflung von Newtons Bewegungsgesetze aus einem Text abzuleiten, in dem dies nie explizit gemacht wurde.

Christopher Morcom

In Sherborne bildete Turing eine bedeutende Freundschaft mit dem Mitschüler Christopher Collan Morcom 13. Juli 1911 – 13. Februar 1930, der als Turings „erste Liebe" beschrieben wurde. Ihre Beziehung war eine Inspiration für Turings zukünftige Bemühungen, wurde aber durch Morbs Tod im Februar 1930 durch Komplikationen der Rindertuberkulose, die er nach dem Trinken infizierter Kuhmilch Jahre zuvor erworben hatte, unterbrochen.

Das Ereignis verursachte Turing großen Kummer. Er bewältigte seinen Trauer, indem er noch harder an den Themen Naturwissenschaften und Mathematik arbeitete, die er mit Morbi geteilt hatte. In einem Brief an Morbs Mutter, Frances Isobel Morb geb. Swan, schrieb Turing:

Ich bin sicher, ich hätte nirgendwo anders einen Gefährten gefunden, der so brillant und doch so charmant und uneigennützig war. Ich betrachtete mein Interesse an meiner Arbeit und an Dingen wie Astronomie (zu der er mich einführte) als etwas, das ich mit ihm teilen sollte, und ich denke, er fühlte sich ein wenig genauso über mich ... Ich weiß, dass ich so viel Energie, wenn nicht sogar so viel Interesse in meine Arbeit investieren muss, als ob er am Leben wäre, weil das ist, was er wollen würde, dass ich es tue.

Turings Beziehung zu Morbs Mutter setzte sich lange nach Morbs Tod fort, wobei sie Geschenke an Turing sandte und er Briefe sandte, typischerweise an Morbs Geburtstagen. Einen Tag vor dem dritten Jahrestag von Morbs Tod 13. Februar 1933 schrieb er an Mrs. Morb:

Ich erwarte, dass Sie an Chris denken werden, wenn das hier ankommt. Ich werde es auch tun, und dieser Brief soll Ihnen nur sagen, dass ich morgen an Chris und Sie denken werde. Ich bin sicher, dass er jetzt so glücklich ist, wie er es war, als er hier war. Ihr liebevoller Alan.

Einige haben spekuliert, dass Morbs Tod die Ursache für Turings Atheismus und Materialismus war. Anscheinend glaubte er zu diesem Zeitpunkt in seinem Leben noch an Konzepte wie einen Geist, unabhängig vom Körper und den Tod überlebend. In einem späteren Brief, auch an Morbs Mutter geschrieben, schrieb Turing:

Persönlich glaube ich, dass der Geist wirklich ewig mit Materie verbunden ist, aber sicherlich nicht auf die gleiche Weise wie ein Körper ... in Bezug auf die tatsächliche Verbindung zwischen Geist und Körper glaube ich, dass der Körper einen „Geist" halten kann, während der Körper lebendig und wach ist, sind die beiden fest verbunden. Wenn der Körper schläft, kann ich nicht erraten, was passiert, aber wenn der Körper stirbt, ist der „Mechanismus" des Körpers, der den Geist hält, weg und der Geist findet bald oder später einen neuen Körper, vielleicht sofort.

Universität und Arbeiten zur Berechenbarkeit

Nach Sherborne studierte Turing von 1931 bis 1934 als Undergraduate am King's College, Cambridge, wo er mit Auszeichnung erster Klasse in Mathematik ausgezeichnet wurde. 1935, im Alter von 22 Jahren, wurde er Fellow des King's College aufgrund einer Dissertation, in der er den zentralen Grenzwertsatz bewies. Unbekannt für das Komitee war der Satz bereits 1922 von Jarl Waldemar Lindeberg bewiesen worden. Eine blaue Plakette am College wurde zum hundertsten Jahrestag seiner Geburt am 23. Juni 2012 enthüllt und ist jetzt im Keynes Building des Colleges an der King's Parade installiert.

1936 veröffentlichte Turing sein Papier „On Computable Numbers, with an Application to the Entscheidungsproblem". Es wurde in zwei Teilen in der Zeitschrift Proceedings of the London Mathematical Society veröffentlicht, der erste am 30. November und der zweite am 23. Dezember. In diesem Papier formulierte Turing Kurt Gödels Ergebnisse von 1931 zu den Grenzen von Beweis und Berechnung neu, ersetzt Gödels universelle arithmetische formale Sprache durch die formalen und einfachen hypothetischen Geräte, die als Turing-Maschinen bekannt wurden. Das Entscheidungsproblem wurde ursprünglich 1928 vom deutschen Mathematiker David Hilbert gestellt. Turing bewies, dass seine „universelle Rechenmaschine" in der Lage wäre, jede denkbare mathematische Berechnung durchzuführen, wenn sie als Algorithmus darstellbar wäre. Er fuhr dann fort zu beweisen, dass es keine Lösung für das Entscheidungsproblem gab, indem er zuerst zeigte, dass das Halteproblem für Turing-Maschinen unentscheidbar ist: Es ist nicht möglich, algorithmisch zu entscheiden, ob eine Turing-Maschine jemals anhalten wird. Dieses Papier wurde „leicht das einflussreichste mathematische Papier in der Geschichte" genannt.

Obwohl Turings Beweis bald nach Alonzo Churchs äquivalentem Beweis unter Verwendung seines Lambda-Kalkül veröffentlicht wurde, ist Turings Ansatz erheblich zugänglicher und intuitiver als Churchs. Es beinhaltete auch die Vorstellung einer „Universellen Maschine", jetzt als universelle Turing-Maschine bekannt, mit der Idee, dass solch eine Maschine die Aufgaben jeder anderen Berechnungsmaschine ausführen könnte, wie es auch Churchs Lambda-Kalkül könnte. Nach der Church-Turing-These sind Turing-Maschinen und Lambda-Kalkül in der Lage, alles zu berechnen, das berechenbar ist. John von Neumann erkannte an, dass das zentrale Konzept des modernen Computers Turings Papier zu verdanken war. Bis heute sind Turing-Maschinen ein zentrales Objekt des Studiums in der Theorie der Berechnung.

Von September 1936 bis Juli 1938 verbrachte Turing die meiste Zeit damit, unter Church an der Princeton University zu studieren, im zweiten Jahr als Jane Eliza Procter Visiting Fellow. Neben seiner rein mathematischen Arbeit studierte er Kryptologie und baute auch drei von vier Stufen eines elektromechanischen Binärmultiplizierers. Im Juni 1938 erhielt er seinen PhD vom Department of Mathematics der Princeton; seine Dissertation, Systems of Logic Based on Ordinals, führte das Konzept der Ordinal-Logik und die Vorstellung von relativer Berechnung ein, bei der Turing-Maschinen mit sogenannten Orakeln augmentiert werden, was die Untersuchung von Problemen ermöglicht, die nicht durch Turing-Maschinen gelöst werden können. John von Neumann wollte ihn als postdoktoralen Assistenten anstellen, aber er kehrte ins Vereinigte Königreich zurück.

Karriere und Forschung

Als Turing nach Cambridge zurückkehrte, besuchte er 1939 Vorträge von Ludwig Wittgenstein über die Grundlagen der Mathematik. Die Vorträge wurden wortgetreu rekonstruiert, einschließlich Zwischenbemerkungen von Turing und anderen Studenten, aus Studentennoten. Turing und Wittgenstein argumentierten und waren nicht einig, wobei Turing den Formalismus verteidigte und Wittgenstein seine Ansicht vertrat, dass Mathematik keine absoluten Wahrheiten entdeckt, sondern sie vielmehr erfindet.

Kryptoanalyse

Während des Zweiten Weltkriegs war Turing ein führender Teilnehmer beim Brechen deutscher Chiffren in Bletchley Park. Der Historiker und Kriegszeit-Codebrecher Asa Briggs hat gesagt: „Du brauchtest ex