domingo, 13 de septiembre de 2009

Alan Turing

Alan Mathison Turing


Alan Mathison Turing (1912-1954), matemático británico y pionero en la teoría del ordenador o computadora. Nació en Paddington, Londres.


Turing, considerado uno de los pioneros en los campos de la informática moderna y la inteligencia artificial, trabajó durante la II Guerra Mundial (1939-1945) en el descifrado de los códigos nazis, particularmente los de la máquina alemana "Enigma".

Asimismo, el científico dirigió la sección Naval Enigma de Bletchley Park, centro inglés de descifrado de códigos germanos durante la contienda, con lo que contribuyó decisivamente a la derrota de la Alemania de Adolf Hitler.


Su padre, Julius Mathison Turing, era un miembro británico del Servicio Civil Indio y vivía frecuentemente en el extranjero. Ethel Sara Stoney, la madre de Alan, era la hija del ingeniero en jefe de los ferrocarriles de Madrás, por lo que los padres de Turing se habían conocido y casado en la India. Cuando Alan tenía alrededor de un año de edad su madre volvió a convivir con su marido en la India, dejando a Alan con amigos de la familia. El pequeño fue enviado a la escuela pero no parecía obtener ningún beneficio, por lo que dejaron de mandarlo luego de un par de meses.


Luego fue enviado a la Escuela Preparatoria Hazlehurst, donde parecía ser un estudiante 'promedio a bueno' en la mayoría de las asignaturas, pero le atraía más seguir sus propias ideas. Comenzó a interesarse en el ajedrez mientras estudió allí, y también se unió al grupo de debate.


Completó su Examen de Ingreso Común en 1926 y luego concurrió a la escuela Sherborne. Ahora bien, 1926 fue el año de la huelga general, y mientras estuvo en proceso, Turing viajaba en bicicleta unos 96 kilómetros desde su hogar hasta la escuela, una tarea no muy demandante para Turing, que luego sería un atleta de nivel casi olímpico.


Encontró muy difícil acertar con lo que se esperaba de él en esta escuela, pero su madre estaba decidida a que su hijo tuviera una educación escolar privada. Muchos de los pensadores más originales han encontrado a la escuela convencional un proceso prácticamente incomprensible, y este parece haber sido el caso de Turing. Su genio lo llevó por sus propios caminos más que por los que le marcaban sus profesores.

Fue criticado por su escritura, luchó con el Inglés, e incluso en matemáticas estaba demasiado interesado en sus propias ideas como para encontrar soluciones a los problemas usando los métodos que le enseñaron sus profesores. A pesar de producir respuestas no convencionales, Turing ganó casi todos los premios matemáticos posibles mientras estudiaba en Sherborne. En química, una asignatura que le había interesado desde muy pequeño, llevó a cabo experimentos y estudió en las universidades de Cambridge y Princeton.


En 1936, mientras era todavía un estudiante, publicó un ensayo titulado On Computable Numbers (Sobre números calculables), con el que contribuyó a la lógica matemática al introducir el concepto teórico de un dispositivo de cálculo que hoy se conoce como la máquina de Turing.


El concepto de esta máquina, que podría efectuar teóricamente cualquier cálculo matemático, fue importante en el desarrollo de las computadoras digitales.


Turing también amplió su trabajo matemático al estudio de la inteligencia artificial y las formas biológicas. Propuso un método llamado el test de Turing para determinar si las máquinas podrían tener la capacidad de pensar.


Los logros de Turing en Cambridge fueron debidos a su trabajo en la teoría de la probabilidad. Sin embargo, había estado trabajando en las preguntas de la decidibilidad desde que asistía al curso de Newman.


En 1936 publicó Sobre los números computables, con una aplicación al Entscheidungsproblem (problema de decisión, en alemán en el original). Es en esta investigación que Turing introduce una máquina abstracta, ahora llamada 'máquina de Turing', que pasaba de un estado a otro usando una serie precisa y finita de reglas (dadas por una tabla finita), y que dependía de un solo símbolo que leía de una cinta.


La máquina de Turing podía escribir un símbolo en la cinta, o borrarlo. Él mismo escribió

Algunos de los símbolos escritos formarán secuencias de figuras que son décimas del número realmente computado. Lo demás son sólo notas burdas para 'asistir a la memoria'. Sólo estas notas serán obligatoriamente borradas.


Definió un número computable como un número real cuya expansión decimal puede ser producida por una máquina de Turing, comenzando con una cinta en blanco. Mostró entonces que solo una cantidad numerable de los números reales es computable por lo que la mayoría de los números reales no es computable.


Luego describió un número no computable y remarcó que esto parecía ser una paradoja, ya que aparentemente él había descrito, en términos finitos, un número que no puede ser descrito de esa forma. Sin embargo, Turing comprendió la fuente de la aparente paradoja.


Es imposible decidir (usando una máquina de Turing) si una máquina de Turing con una tabla dada de instrucciones dará como resultado una secuencia infinita de números.

Quizás el rasgo más notable del trabajo de Turing sobre las máquinas de Turing fuera que él estaba describiendo una computadora moderna antes que la tecnología llegara al punto donde su construcción fuese una proposición realista. Había probado en su investigación de 1936 que existía una máquina universal de Turing:


... se puede hacer que haga el trabajo de una máquina para cualquier propósito especial, esto es, llevar a cabo cualquier tipo de cómputo, si se le inserta una cinta con las instrucciones adecuadas.

Aunque para Turing un 'computador' era una persona que llevaba a cabo la computación, debemos ver en su descripción de una máquina universal de Turing lo que hoy en día pensamos como una computadora con la cinta como el programa.

Mientras que estando en Princeton Turing jugó con la idea de construir un computador, una vez de regreso en Cambridge en 1938 comenzó a fabricar un artefacto análogo mecánico para investigar la hipótesis de Riemann, que es hoy considerado por muchos como el principal problema matemático no resuelto. Sin embargo, su trabajo pronto tomaría nuevos rumbos al ser contactado, poco después de su regreso, por el Colegio de Código y Cifrado del Gobierno, que le pidió ayuda para quebrar los códigos Enigma de los alemanes.

Cuando se declaró la guerra en 1939, Turing inmediatamente pasó a trabajar todo el día en el Colegio de Código y Cifrado del Gobierno en Bletchley Park. Aunque su trabajo allí estaba cubierto por el Acta de Secretos Oficiales, hoy en día gran parte se ha vuelto público. Las brillantes ideas de Turing para quebrar códigos, y desarrollar computadores que los asistieran en ello, pueden haber salvado más vidas del personal militar durante el curso de la guerra que cualquier otra. Fue también un buen momento para él:


... quizás el momento más feliz de su vida, con un desarrollo total de su inventiva, una rutina suave para pasar el día, y un simpático grupo de compañeros de trabajo.


Junto con otro matemático, W. G. Welchman, Turing desarrolló la Bombe, una máquina basada en trabajos anteriores de matemáticos polacos, que desde fines de 1940 decodificaban todos los mensajes enviados por las máquinas Enigma de la Luftwaffe.


Las máquinas Enigma de la marina alemana eran mucho más difíciles de quebrar, pero era este tipo de desafío el que Turing disfrutaba. Hacia mediados de 1941, el enfoque estadístico de Turing, junto con la información capturada, lograron que las señales enviadas por la marina alemana fuesen decodificadas en Bletchley.

Desde noviembre de 1942 hasta marzo de 1943, Turing estuvo en Estados Unidos trabajando en colaboración en decodificación y también en un sistema de discurso secreto. Cambios en la forma en que Alemania codificaba sus mensajes llevaron a que Bletchley perdiera su habilidad para decodificar los mensajes.

Turing no estuvo involucrado directamente con el quiebre exitoso de estos códigos más complejos, pero sus ideas probaron ser de la mayor importancia en ello. Turing fue premiado con la Alta Orden del Imperio Británico en 1945, por su vital contribución al esfuerzo de guerra.


Al finalizar la guerra, Turing fue invitado por el Laboratorio Nacional de Física en Londres para diseñar una computadora. Su reporte proponiendo la Máquina de Computación Automática (ACE, por sus siglas en inglés), fue aceptado en marzo de 1946. El diseño de Turing era, en ese momento, un diseño y prospecto original, detallado, para una computadora en el sentido moderno.


La capacidad de almacenamiento que planeó para la ACE fue considerado por la mayoría de los que leyeron el reporte como una idea demasiado ambiciosa y sin posibilidad de éxito y hubo retrasos en la aprobación del proyecto.

Turing regresó a Cambridge para el año académico 1947-48 donde sus intereses se centraban en varios temas muy distantes de las computadoras o las matemáticas; en particular, estudió neurología y psicología.


Sin embargo, no se olvidó de las computadoras durante este período y escribió un código para programar. También tenía intereses fuera del ámbito académico, habiendo tomado en serio el atletismo luego del fin de la guerra.


Fue miembro del Club Atlético Walton, ganando su campeonato de 3 y 10 millas en tiempo récord. Corrió en la Maratón de la Asociación de Atletismo Amateur en 1947 y quedó quinto.


Turing fue arrestado por violar los estatutos británicos sobre la homosexualidad en 1952 cuando reportó a la policía detalles sobre su relación homosexual. Había acudido a la policía porque había sido amenazado con un chantaje por carta. Fue juzgado como homosexual el 31 de marzo de 1952, con la sola defensa de no haber notado nada malo en sus actos. Se lo encontró culpable, y se le dieron como penas alternativas la prisión o inyecciones de estrógeno por un año. El aceptó esto último y retornó a una amplio rango de búsquedas académicas.


No sólo siguió adelante con sus estudios sobre la morfogénesis sino que también trabajó en nuevas ideas en la teoría cuántica, en la representación de partículas elementales por espinores, y en la teoría de la relatividad. Aunque era totalmente abierto sobre su sexualidad, también sentía una gran aflicción de la cual no podía hablar debido al Acta de Secretos Oficiales.


La operación de decodificación en Bletchley Park se convirtió en la base para nuevas decodificaciones y trabajos de inteligencia en la Oficina Central de Comunicaciones del Gobierno (GCHQ, por sus siglas en inglés). Con la guerra fría esta se convirtió en una operación importante, y Turing continuó trabajando para la GCHQ, aunque sus colegas de Manchester no sabían nada al respecto. Luego de la sentencia del juicio, le fue retirado su pase de seguridad. Lo que fue aún peor, los oficiales de seguridad estaban ahora extremadamente preocupados que alguien con completo conocimiento del trabajo que se llevaba a cabo en la GCHQ fuese ahora considerado como un riesgo a la seguridad. Tenía muchos colegas extranjeros, como cualquier académico, que la policía comenzó a investigar. Unas vacaciones que Turing tomó en Grecia, en 1953, causaron consternación entre los oficiales de seguridad.


Turing murió por envenenamiento con cianato de potasio mientras realizaba experimentos de electrólisis. El cianato fue encontrado en una manzana a medio comer a su lado. Una investigación concluyó que se lo administró a sí mismo, pero su madre mantuvo siempre que fue accidental.