Alan Turing, oltre a essere considerato uno dei padri dell’informatica e dell’intelligenza artificiale, è stato un filosofo, un esperto della crittografia e uno dei matematici più illustri del ‘900. Ripercorriamo le tappe della sua vita e della sua carriera, tra l’arresto per omosessualità alla decrittazione dei codici creati dalla macchina enigma nella seconda guerra mondiale.
Breve biografia di Alan Turing
Nato nel 1912 a Londra, Alan Mathison Turing era figlio di due impiegati della famiglia reale in India. Il padre, Julius Mathison Turing, era un membro dell’Indian Civil Service, mentre la madre, Ethel Sara Stoney, era figlia del capo ingegnere delle ferrovie di Madras.
Già da ragazzo dimostrò un grande interesse per le materie scientifiche e un intelletto fuori dal comune.
Proprio per questo, entrò in contrasto coi professori del St. Michael, che vedevano in Turing un ragazzo che usciva dai rigidi schemi dell’insegnamento di quell’epoca.
L’istruzione di Alan Turing
Nel 1931 viene ammesso, vincendo una borsa di studio, al King’s College dell’Università di Cambridge per studiare matematica quale allievo di Ludwig Wittgenstein.
Qui approfondisce gli studi sulla meccanica quantistica e la teoria della probabilità e già nel 1935 diventa ricercatore, inventando nel 1936, a soli 22 anni la macchina astratta (macchina di Turing).
Dopo essersi laureato col massimo dei voti e aver vinto il premio Smith, assegnato ai due migliori ricercatori in Fisica e Matematica dall’Università di Cambridge, Turing continuò i suoi studi alla Princeton University, dove nel 1938 ottiene un PhD in logica matematica.
Turing e la macchina “Enigma”
Nel 1939, dopo essere tornato al King’s College, fu chiamato a lavorare presso il Government Code and Cypher School (GC&CS), l’attuale Government Communications Headquarters (GCHQ), dove svolse un ruolo cruciale alla decrittazione, attraverso la macchina Bomba, dei codici utilizzati dall’esercito tedesco per criptare le loro comunicazioni radio, creati attraverso la macchina “Enigma” prima e la “SZ40/42” poi.
Turing negli anni del Dopoguerra
Dopo la fine della guerra, Turing si trasferì al National Physical Laboratory a Teddington, dove lavorò alla progettazione di un computer, ma lo studio ricevette una scarsa considerazione nel mondo scientifico. L’ingegnere progettò la creazione dell’Automatic Computing Engine (ACE), intuendo che la velocità e la memoria erano i fattori fondamentali per il computing.
Nel 1950 pubblica, sulla rivista Mind, l’articolo Computing machinery and intelligence, in cui delinea il famoso Test di Turing, convinto che attraverso gli schemi del cervello umano si potesse creare un’intelligenza artificiale. L’importanza di questo articolo sta nel fatto che su di esso si baserà la maggior parte dei suoi studi sull’intelligenza artificiale.
Successivamente si trasferì all’Università di Manchester, dove poté lavorare alla progettazione della Manchester Automatic Digital Machine (MADAM), uno dei primi computer a programma memorizzato che, a dispetto degli altri computer dell’epoca, utilizzava tubi a raggi catodici e tamburi magnetici per la memoria, invece di linee di ritardo al mercurio.
La morte di Alan Turing
Nonostante la carriera brillante e i servizi prestati al governo britannico, nel 1952 Turing fu arrestato per omosessualità. Costretto a scegliere tra due anni di prigione e la castrazione chimica, l’ingegnere optò per la seconda opzione, subendo un trattamento che, a detta di molti, fu la causa principale del suo suicidio.
Dopo che la domestica rinvenne il corpo di Turing senza vita nel luglio del 1954, un’inchiesta molto rapida accertò che la morte era avvenuta per suicidio a causa dell’avvelenamento da cianuro di potassio.
La macchina di Alan Turing
Uno dei maggiori contributi di Turing nel campo dell’informatica è la progettazione della macchina astratta, poi rinominata macchina di Turing. Nell’articolo On computable Numbers, with an application to the Entscheidungsproblem, pubblicato nel 1937, l’autore risponde negativamente all’Entscheidungsproblem (problema sulla decisione), posto nel 1928 da David Hilbert. Il matematico tedesco si chiedeva “se esiste sempre, almeno in linea di principio, un metodo attraverso cui, dato un qualsiasi enunciato matematico, si possa stabilire se esso sia vero o falso?”
Turing si dimostrò particolarmente interessato al dibattito che sorse all’interno del mondo accademico e accettò la sfida di dare una propria risposta al dilemma.
L’idea principale dell’ingegnere britannico era che il problema poteva essere risolto attraverso un processo meccanico messo in atto da una macchina.
Durante tutta la sua vita, Turing aveva prestato molto interesse al funzionamento delle macchine, ma solo nell’articolo del 1937 mostrò i suoi studi sulla macchina computazionale, concettualizzando per la prima volta la macchina di Turing.
Turing definisce tutte le azioni di una qualsiasi macchina come “meccaniche”. Per eseguire una serie di indicazioni, una macchina deve:
- poter riconoscere il simbolo nella casella in lettura;
- accoppiarlo con lo stato della configurazione;
- trovare l’istruzione che coinvolge la configurazione;
- modificare il simbolo;
- modificare lo stato.
Alan Turing intuisce come il nastro utilizzato per riportare i numeri, cifra per cifra, potrebbe essere utilizzato per riportare le istruzioni, carattere per carattere, così da poter eseguire una qualsiasi macchina di Turing. Questa intuizione ha permesso di arrivare al computer (macchina computazionale) nella forma in cui lo intendiamo oggi, in grado di eseguire una molteplicità di funzioni, una vera e propria macchina “universale”.
Tuttavia, la macchina di cui parlava Turing era un modello teorico che richiedeva tempo e spazio (il nastro) infiniti.
Cos’è e come funziona il test di Turing
Nel 1950 Turing scrisse: “Spero che le macchine saranno in grado di competere con gli uomini in tutti i campi dell’intelletto”, arrivando a chiedersi come potesse rivelarsi “intelligente” una macchina che per definizione svolge operazioni ripetitive e non ragionate.
Lo scritto Computing machinery and intelligence, pubblicato sulla rivista Mind nel 1950, è forse il contributo più importante che l’ingegnere inglese diede al campo dell’intelligenza artificiale. Nell’articolo, Turing parte da una domanda cruciale: “Le macchine sono in grado di pensare?”
Da questo quesito sviluppa il cosiddetto “gioco dell’imitazione”, a cui partecipano un uomo (A), una donna (B) e un interrogatore (C). Quest’ultimo è da solo in una stanza e deve stabilire, attraverso una serie di domande, chi sia l’uomo e chi la donna. A deve ingannare C e portarlo a commettere errori, mentre il ruolo di B è quello di aiutare C a individuare correttamente chi siano A e B.
Il test di Turing si basa sul presupposto che una macchina si sostituisca ad A. Se la percentuale di volte in cui C indovina chi sia l’uomo e chi la donna è simile prima e dopo la sostituzione di A con la macchina, allora la macchina stessa dovrebbe essere considerata intelligente, indistinguibile da un essere umano.
Il contributo dato all’intelligenza artificiale
Nonostante il test di Turing sia stato sottoposto a correzioni e migliorie, attraverso la modifica dei criteri, non ritenuti adatti, in quanto troppo facilmente soddisfatti da software che in realtà non erano “intelligenti”, il contributo dato al mondo dell’AI è notevole. Le formulazioni teoriche del padre dell’informatica hanno permesso molteplici sviluppi sia nel campo delle macchine computazionali, sia in quello della robotica.
Infine, nonostante le applicazioni delle tecnologie AI nei campi più disparati e nonostante il progresso che caratterizza questo settore, è opportuno evidenziare come ancora oggi ci chiediamo se le macchine siano in grado di pensare, se posseggano, cioè, un’intelligenza propria.
Alan Turing e la crittografia
Durante la Seconda Guerra mondiale, Turing svolse un ruolo fondamentale nella decifrazione dei codici utilizzati dai tedeschi per criptare le comunicazioni, attraverso il calcolatore “Bomba”.
Turing fu arruolato nel gruppo di crittografi che aveva sede a Bletchley Park, lavorando su alcune ricerche svolte dall’ufficio Cifra polacco e sulla macchina Bomba, progettata dal polacco Marian Rejewski nel 1932. Successivamente, Turing ne realizzò una nuova versione, in grado di contrastare più efficacemente il lavoro della macchina Enigma, utilizzata dai tedeschi per la crittazione.
L’azione dell’inventore britannico si rivelò essenziale, in quanto mise a punto un metodo (Turingery) che permise la decrittazione dei messaggi codificati da Enigma, sfruttando gli errori crittografici.
In particolare, il metodo consentiva di estrapolare il codice utilizzato per la crittazione, se due messaggi erano inviati con la stessa chiave di codifica.
L’opera svolta da questo team restò coperta dal segreto militare almeno fino agli anni ’70, quando si iniziò a parlare della macchina Enigma. Nel 2014 è uscito il film “The Imitation Game”, che mette in scena le attività svolte da Turing durante gli anni al servizio del governo britannico. Il film è l’adattamento cinematografico della biografia “Alan Turing: The Enigma”.
Il premio Turing
Nel 1966, in riconoscimento del contributo di Turing al calcolo computazionale, la Association for Computing Machinery (ACM) ha istituito il premio Turing (A.M Turing Award), attribuito a una personalità che eccelle per i suoi contributi nel campo dell’informatica.
Dal 2007 il riconoscimento, chiamato anche “premio Nobel dell’informatica”, prevede un premio in denaro, oltre all’invito a tenere una lezione in occasione della premiazione, già previsto fin dal 1966. Dal 2014 il premio, che prima era di 250mila dollari, è previsto nella somma di 1 mln di dollari.
Il primo ad averlo ricevuto è stato Alan Perlis della Carnegie Mellon University, “per la sua influenza nell’area delle tecniche di programmazione avanzata e per la costruzione di compilatori”. Nel 2006, invece, Frances Allen fu la prima donna a vincere il premio, per il suo contributo alla ricerca nel campo dei compilatori e delle tecnologie di ottimizzazione automatica. Nel 2019, il premio è stato assegnato a Edwin Catmull e Patrick M. Hanrhan per i contributi fondamentali alla Computer grafica 3D, e l’impatto della Computer-generated imagery (CGI) nel cinema e altre applicazioni.
Le nuove banconote da 50 sterline con Alan Turing
Lo scorso 25 marzo, la Bank of England ha presentato il prototipo della nuova moneta da 50 sterline, raffigurante Alan Turing. La banconota entrerà in circolazione il 23 giugno, giorno in cui nacque il matematico britannico. Dopo essere stato perdonato dalla Corona nel 2013, questa decisione rappresenta il culmine del processo di “riabilitazione” della figura di Turing, di cui fino a poco tempo fa il governo britannico non ne riconosceva l’importanza, data la sua omosessualità.
Il governatore della Bank of England ha dichiarato che Turing incarnava “lo spirito della nazione” e che “ci ha mostrato la strada verso il futuro”. Sulla banconota, oltre all’immagine del matematico inglese, è presente una sua citazione: This is only a foretaste of what is to come, and only the shadow of what is going to be.
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