Crittografia e AI

Alan Turing ed Enigma: come è stato scoperto il codice dei nazisti

Introdurre una catena di deduzioni logiche per individuare le contraddizioni di ciascuna combinazione e scartarla in fretta: al genio di Alan Turing dobbiamo la decriptazione del codice Enigma e le ricerche fondamentali sull’AI. Storia di un uomo troppo avanti rispetto ai propri tempi [...]
Josephine Condemi

giornalista

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La risoluzione del codice Enigma da parte di Alan Turing e colleghi è stata determinante per la vittoria degli Alleati nella Seconda Guerra Mondiale. Ha infatti permesso di intercettare centinaia di migliaia di comunicazioni delle forze armate naziste, con un conseguente vantaggio degli Alleati sui piani e gli spostamenti degli avversari. È stato calcolato che il lavoro di Turing abbia aiutato a ridurre la guerra in Europa di due anni, contribuendo a salvare milioni di vite.

È stata anche la prima dimostrazione di efficacia di un “calcolatore elettronico”, che ha aperto la strada al computer come lo conosciamo oggi.

Chi è Alan Turing

Alan Mathison Turing è stato uno dei geni assoluti del Novecento e un uomo vissuto nell’epoca sbagliata. Nato nel 1912, mostrò da subito una predilezione per le materie scientifiche, che lo portarono a sedici anni a comprendere gli studi di Einstein.

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Alan Turing a 16 anni (da Wikimedia Commons)

La morte dell’amato compagno di scuola e alunno modello Christopher Morcom lo spinse a proseguire le ricerche sulla meccanica quantistica e a ottenere una borsa di studio al King’s College di Cambridge, dove si laureò in matematica nel 1934 e vinse nel 1936 il Premio Smith come uno dei due migliori ricercatori in “Fisica e Matematica”.

Nello stesso anno scrisse l’articolo “Sui numeri computabili, con un’applicazione al problema della decisione” in cui risolveva il problema della decidibilità lanciato da Hilbert attraverso una macchina immaginata, la logical computing machine, meglio conosciuta come macchina di Turing. Una macchina universale, in grado di eseguire qualsiasi operazione descritta in un numero finito di passi: fu la luce dei concetti di computer e di algoritmo informatico.

Durante il dottorato all’università di Princeton, negli Stati Uniti, si appassionò alla cifratura dei messaggi: dopo aver discusso la tesi e rifiutato l’offerta di Von Neumann di diventare suo assistente, tornò nel Regno Unito e, allo scoppio della Seconda Guerra Mondiale nel 1939, fu assoldato dai servizi segreti britannici come crittografo nella Stazione X.

A ventotto anni, Turing fu a capo dei ricercatori che lavorarono nella base militare segreta di Bletchley Park per decriptare i messaggi usati dai tedeschi, su tutti il codice Enigma. Il suo contributo fu determinante, prima nel progetto Ultra, il potenziamento della macchina “Bombe” polacca per decriptare i messaggi dell’aviazione tedesca, poi nella progettazione e realizzazione della macchina crittografica Colossus per le comunicazioni della Marina.

Bombe-rebuild.jpg
Da Wikimedia Commons, Ricostruzione della Bomba di Turing, CC BY-SA 3.0,

Nel 1946, a fine guerra, ricevette un’onorificenza militare ma fu costretto a tenere il segreto di Stato sul progetto e le ricerche in cui era stato coinvolto. Nel 1947 tornò a Cambridge e nel 1950 pubblicò “Computing Machinery and Intelligence” che con la domanda “le macchine possono pensare?” e il relativo “Test di Turing” ha fatto nascere il concetto di intelligenza artificiale.

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Nel 1952 denunciò un furto in casa e nell’interrogatorio non negò la propria omosessualità: condannato per “grave indecenza”, tra il carcere e la castrazione chimica scelse la seconda, un trattamento a base di estrogeni sintetici che lo minò pesantemente nel corpo e nello spirito. Nel 1954, il suo cadavere fu trovato accanto a una mela morsicata e ricoperta di cianuro, come nella fiaba di Biancaneve che egli amava. La morte fu classificata come suicidio ma non furono trovate prove certe. Aveva quarantuno anni.

Nel 2009 l’allora primo ministro Gordon Brown si scusò a nome del governo britannico per l’ingiustizia riservata a Turing e nel 2013 la regina Elisabetta II promulgò l’indulto reale, ovvero la grazia, post-mortem.

Che cos’è e chi ha creato il codice Enigma

Enigma era il nome di una macchina elettromeccanica di cifratura a rotore, sviluppata per la prima volta dall’ingegnere e imprenditore Arthur Scherbius nel 1918. Anche se le prime macchine di cifratura a rotore erano già presenti in Olanda qualche anno prima, Enigma fu il brand che le lanciò sul mercato europeo con diverse varianti, utili a tutelare i brevetti e i segreti industriali.

Con questo scopo, tuttavia, non ebbero molto successo. Nel 1926 l’esercito tedesco chiese una prima commessa e nel 1927 Scherbius costruì il primo prototipo: la versione Enigma-I fu pronta nel 1932 e da allora l’utilizzo di tutte le macchine Enigma fu sottoposta ad autorizzazione preventiva del governo nazista.

Nel 1930 il Polish Cipher Bureau aveva già cominciato le ricerche sulle macchine commerciali attraverso tre giovani matematici dell’università di Poznan: Marian Rejewski era riuscito a decriptare il codice progettando “The Bombe”, che simulava il funzionamento di Enigma. Ma i tedeschi avevano cambiato ancora la procedura, inserendo un sistema a cinque rotori di cui ne venivano usati tre diversi ogni giorno: le combinazioni possibili sfidavano qualsiasi calcolatore esistente all’epoca.

Con Enigma e il relativo codice cifrato, le forze armate naziste erano quindi certe di non essere intercettate e di avere quindi un canale di comunicazione sicuro durante il conflitto.

Alan Turing: ecco come ha decifrato Enigma

Una macchina Enigma aveva l’aspetto di una macchina da scrivere con due tastiere: la tastiera inferiore serviva a scrivere, quella superiore a leggere. In particolare, la tastiera superiore era composta da lettere luminose che si illuminavano a ogni tasto premuto sotto, per comporre il testo del messaggio cifrato o in chiaro.

La cifratura avveniva quindi secondo una taratura specifica della macchina, basata sulla scelta dei rotori, dei cavi da connettere, sull’ordine e la posizione degli uni e degli altri. Una taratura che a propria volta cambiava ogni 24 ore, a mezzanotte.

Turing seguì l’intuizione di Rejewski: una macchina non avrebbe potuto essere battuta da una mente, ma da un’altra macchina. Realizzò quindi una versione potenziata di “the Bombe” inserendo nel calcolo elettronico una catena di deduzioni logiche: un meccanismo “se…allora” che, per ciascuna combinazione possibile, individuava la presenza di una contraddizione logica e permetteva quindi di scartarla.

Con questo sistema, la “Bomba di Turing” riuscì a decriptare fino a due messaggi al minuto.

“The Imitation Game”: il film ispirato ad Alan Turing e alla decifrazione di Enigma

“The Imitation Game” è un film del 2014 che ha reso nota al grande pubblico una versione non sempre fedele ai fatti storici della vita di Alan Turing.

Il titolo del film riprende il “gioco dell’imitazione”, l’esperimento mentale di cui Turing si è servito nell’articolo del 1950 per stabilire se una macchina possa essere considerata intelligente. Il gioco dell’imitazione, poi diventato test di Turing”, è un gioco a tre partecipanti, di cui un uomo e una donna che vengono tenuti in un ambiente separato dalla terza persona, che deve indovinare attraverso delle domande l’identità di genere dell’uno e dell’altra. Chi è l’uomo? E chi la donna? Contano solo le risposte fornite alle domande e trasmesse in forma dattiloscritta. Una delle due persone nella stanza ha il compito di ostacolare l’identificazione, l’altra di supportarla. Per il test di Turing, se a dover identificare fosse una macchina, e le percentuali di successo rispetto a una persona umana fossero simili, la macchina dovrebbe essere considerata intelligente.

Nel film, Turing parla di questo gioco al poliziotto che lo sta interrogando per l’accusa di omosessualità. Il racconto alterna tre episodi della biografia di Alan Turing: la decriptazione del codice Enigma, l’adolescenza e il rapporto con Morcom, l’arresto del 1952.

“The Imitation Game” ha avuto otto candidature all’Oscar e ha ottenuto una statuetta per la Migliore Sceneggiatura non originale. Ha raccolto inoltre sei candidature ai Golden Globes, nove ai BAFTA ed è stato premiato al Torino Film Festival.

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