Alan Turing | Bilgisayar biliminin ve yapay zekanın öncüsü

Alan Turing kimdir?

Alan Turing sık sık modern bilgisayar biliminin babası olarak anılır. İkinci Dünya Savaşı'ndan önceki yıllarda, en genel biçiminde bilgisayar için model oluşturan çok amaçlı makinelere yönelik kuramsal altyapıyı inşa etti. Yeni ufuklar açan 1936 tarihli makalesi, "On computable numbers with an application on the Entscheidungsproblem" (Entscheidungsproblem [Saptama problemi] hakkında bir uygulamayla birlikte hesaplanabilir sayılar üzerine) sonradan anlaşılmıştır ki, modern bilgisayarların yapabileceklerini haber veriyordu.

Savaş esnasında, çözülemeyeceği düşünülen şifreli düşman mesajlarını çözerek savaşı iki yıl kısalttığı söylenen bilgi işlem cihazlarının geliştirilmesine yardımcı oldu. Bazı teorisyenlerin tersine, uygulamalarla ilgili konularda da çalışmaya istekliydi. Yani eşsiz bir açıyla yaklaşıp boğuştuğu bir matematik problemi gibi bir lehim havyası kullanmaktan da mutluydu.

Alan Turing kimdir?

Alan Mathison Turing 23 Haziran 1912'de doğdu. Babası Hindistan'da görevli bir devlet memuruydu. Anne ve babası doğumu için İngiltere'ye, Londra, Maida Vale'ye döndü. 14 yaşında Güney İngiltere, Dorset'teki geleneksel devlet okulu Sherborne School'a gönderildi. Bilime ilgisi okuldaki öğretmenleri tarafından fark edildi ama bu tutucu kurumda kendisine özel bir destek verilmedi. Örneğin henüz calculus öğrenmeden, ilk ilkelerle gelişmiş ileri matematik problemlerini çözebilmekteydi. 16 yaşında, Albert Einstein'ın çalışmalarına rastladı ve bunları kavradı. Okuldayken bir öğrenciyle yakınlık kurdu, ancak arkadaşı Sherborne'daki son döneminde öldü. Bu olayın onun üzerinde travmatik bir etkisi oldu ve tüm dinsel inançlarını yitirdi. Zamanla ateist oldu.

Alan Turing, eğitimine 1931-1934 yıllarında Cambridge, King's College'da matematik okuyarak devam etti ve yüksek onur derecesiyle mezun oldu. Bu sayede koleje akademik üye seçildi. 1936 yılında, kariyerinin devamının temelini teşkil edecek hesaplanabilir sayılar üzerine çığır açıcı makalesini teslim etti. Bu makalede hesaplama yapabilen makine kavramı ve özellikle çok çeşitli matematiksel problemleri hesap edebilecek evrensel bir makine tanımlanır. Turing'in evrensellik düşüncesi günümüzde "bilgisayarlarda programlanabilirlik" kavramıyla karşılanır. 1939'da yayımlanan bir makalesinde insan-bilgisayar bağlamında, belirttiği gibi "kalem, kağıt ve silgisi olan ve katı bir disipline tabi olan bir insan aslında evrensel bir makinedir."

İLGİLİ:  Bilim herhangi bir şeyi kanıtlayabilir mi?

Turing'in çabaları Alman matematikçi Kurt Gödel'in 1931'deki araştırmalarını geliştirdi ve bu evrensel makine için "Turing makinesi" teriminin kullanılmasına yol açtı. Bu tür bir makinenin algoritma ile ifade edilebilen her matematik hesaplamayı yapabileceğini gösterdi. 1936 tarihli makalesinde bahsettiği Entscheidungsproblem, 1928 senesinde Alman matematikçi David Hilbert tarafından ortaya konulan bir matematik önermenin doğruluğuna ya da yanlışlığına karar verebilecek bir algoritmanın her zaman mevcut olup olmadığına dair matematiksel problemdi.

Church-Turing tezi

Almanların çözülemez bir şifre ürettiği düşündükleri ve bu nedenle askeri planları için kullandıkları üç-çarklı Enigma şifre makinesi
Almanların çözülemez bir şifre ürettiği düşündükleri ve bu nedenle askeri planları için kullandıkları üç-çarklı Enigma şifre makinesi.

Turing ayrıca belirli herhangi bir Turing makinesinin yeterliliğine algoritma ile karar vermenin imkansızlığını göstererek problemin çözümsüzlüğünü gösterdi. Bu mefhum, günümüzde durma problemi diye bilinir, matematikçiler açısından can sıkıcı bir meseledir. Turing makinesi bu güne kadar hesaplanabilirlik  teorisinde önemli bir kavram olarak kalmıştır. Soyut bir kavram olmasına rağmen – Turing böyle bir makine yapmayı aslı düşünmedi – aslında yapılabilirdi ve çağdaş bilgisayar özelliklerinin ve süreçlerinin girdi, çıktı, hafıza ve programlama gibi pek çok özelliğini öngörüyordu. Alan Turing 1936'dan 1938'e kadar Princeton Üniversitesi'nde Amerikalı matematikçi Alonzo Crunch gözetiminde çalışarak kayda değer derecede kısa bir sürede doktorasını tamamladı. Alan'ın tezinden daha önce hesaplanabilirliğin doğasını niteleyen ve herhangi bir yolla üretilen her etkin hesaplanabilir fonksiyonun Turing makinesi kullanılarak da hesaplanabileceğini ileri süren Church-Turing tezini geliştirmişlerdi. Bu tez kanıtlanamasa da, matematikçiler ve teorik bilgisayar bilimciler tarafından genel kabul görmüştür. Turing Cambridge'e geri dönerek, felsefeci Ludwig Wittgenstein'ın matematik temelleri derslerine katıldı. Wittgenstein matematiğin gerçeği keşfetmediğini, icat ettiğini ileri sürüyordu ama Turing bu sava katılmadı.

Şifreyi çözmek

Bletchley Park'taki Hut 6 makine odası. Burası İngilizlerin, Alman ordu ve hava kuvvetlerinin Enigma şifresinin çözümü ile uğraştığı yerdi
Bletchley Park'taki Hut 6 makine odası. Burası İngilizlerin, Alman ordu ve hava kuvvetlerinin Enigma şifresinin çözümü ile uğraştığı yerdi.

Savaş Turing'in kariyerinin yönüne radikal ama tesadüfü bir değişim getirdi. Eşsiz matematik yeteneği Cambridge'deyken fark edilmişti ve İngiltere'nin Alman şifrelerini çözme çabalarının gizli merkezi Bletchley Park'a katılmaya çağrıldı. Bir süre Government Code and Cypher School'da (Hükümet Kod ve Şifre Okulu) (şimdi Government Communication Headquarters, GCHO, Hükümet İletişim Genel Merkezi) yarı zamanlı çalıştıktan sonra, tam zamanlı çalışmaya başladı.

Elle şifre açma işlemi hem zordu hem de yaklaşan düşmanla karşı karşıya kalmış bir ülke için çok uzun zaman alıyordu. Turing makinelerin insanın sınırsız yaratıcılığıyla birleştirildiğinde problemi çok daha kısa sürede ve daha güvenilir şekilde çözebileceğini fark etti. Savaştan önce Almanların mesajları şifrelemek için kullandığı Enigma makinesinin şifresini açma girişimlerine zaten katkıda bulunmuştu.

İLGİLİ:  Enigma nasıl kırıldı? Hikayesi ve makinenin çalışma sistemi

Katıldıktan birkaç hafta sonra Enigma'nın şifresini çözmeye yardımcı olabilecek bir makine kurdu. Çözümüne daha önceki, Polonya tasarımlı bomba adlı alete ithafen bombe adı verildi. Bombe (crypt denilen) özgün metinden olası basit bir parça alıyor ve Enigma'nın çark ve dağıtım tablosunun kombinasyonlarından geçiriyordu. En olası düzenlemeler hızla çelişki üretiyor, böylece eleniyordu ve geriye daha ayrıntılı incelenecek birkaç kombinasyon kalıyordu. Makine matematiksel bir ispatı mekanik şekilde, bir insandan hatta bir ekibin yapabileceğin çok daha etkin şekilde yerine getiriyordu.

Alan Turing nasıl bir karakterdi?

Turing'in özgün bombe makinelerinden birinin önden görünüşü; bombe makineleri Turing'in 1939 yılında Bletchley Park'ta Enigma şifresini çözmek için tasarladığı elektromekanik aletlerdi
Turing'in özgün bombe makinelerinden birinin önden görünüşü; bombe makineleri Turing'in 1939 yılında Bletchley Park'ta Enigma şifresini çözmek için tasarladığı elektromekanik aletlerdi

Alan Turing deniz kuvvetlerinde kullanılan Enigma mesajlarının şifre çözme işleminde çalışmayı seçti ve bunun nedenini de, "başka kimse bu konuda bir şey yapmıyordu, bu tamamen benim işim olabilirdi." cümlesiyle açıkladı. Bu, diğerleriyle rahatlıkla işbirliği yapmasına rağmen, onun için çok tipikti. Bletchley Park'ta katıldığı dönemde yeni şifre çözme yöntemleri geliştirdi. Genellikle bunlara argo isimler verirdi. Bunlardan bir tanesi, 1942'de geliştirdiği "Turingery" ya da "Turingismus", Almanların yüksek seviye stratejik emirleri şifrelemek için kullandığı Lorenz şifre makinesinin çarklarındaki dizgiyi bulmak için geliştirdiği elle hesaplama tekniğiydi. İngilizler bu makinenin şifresini de çözdüler. Bu ilerleme özellikle faydalı oldu, çünkü aktarılan bilgi belli bir süre geçerli kaldı.

Bletchley Park'taki çalışma arkadaşları Turing'in ilginç hallerinin farkındaydı. Kaybolmasın, çalınmasın diye kahve kupasını radyatöre zincirlemişti. İşe bisikletle gelirken, gaz korkusundan değil, saman nezlesinden korunmak için gaz maskesi takardı. Ancak Bletchley Park'taki çalışmalara katkısının da yardımıyla Colossus adlı verilen dünyanın ilk programlanabilir dijital elektronik bilgisayarını geliştirdi. Alan Turing savaş esnasındaki çalışmalarından dolayı 1945 yılında OBE, şövalyelik nişanı ile ödüllendirilirdi, ancak katkıları yıllarca gizli kaldı.

Alan Turing için zor zamanlar

Pilot ACE'nin (Otomatik Hesaplama Motoru) devreleri, yönerge saklayan ilk bilgisayarlardandı. İlk kez National Physical Laboratory, NPL'de 1950'de işletildi.
Pilot ACE'nin (Otomatik Hesaplama Motoru) devreleri, yönerge saklayan ilk bilgisayarlardandı. İlk kez National Physical Laboratory, NPL'de 1950'de işletildi.

Savaştan sonra Turing Londra'nın batısındaki Teddington'da, National Physical Laboratory'de (Ulusal Fizik Laboratuvarı) görev aldı. Burada ilk bilgisayarlardan Automatic Computing Engine, ACE (Otomatik Hesaplama Motoru) üzerinde çalıştı. Basitleştirilmiş bir Pilot ACE versiyonu ne yazık ki yaşanan ertelemeler nedeniyle ve Turing'in bir yıllığına maaşlı izinle Cambridge'e dönmesiyle asla tamamlanamadı.

İLGİLİ:  Leonardo Pisano Fibonacci | İtalyan matematikçinin hayatı

1948 yılında Manchester Üniversitesi matematik bölümüne katıldı. Üniversitenin bilgisayar laboratuvarına müdür yardımcısı atandı. Manchester Mark 1'in yazılımı üzerine çalıştı. Turing daha teorik ve soyut fikirler üzerinde düşünmeye devam ediyordu, bunlardan bir tanesi yapay zekaydı, bir makinenin düşünüp düşünemeyeceğini araştırıyordu. Makinenin zekasının olası gösterimi için Turing testini hazırladı: Bir bilgisayarın testi geçmesi için, bir insanla temas ettiğinde gerçek insanlardan ayırt edilemez olması gerekiyordu. Bu test, gerçekleşebilir olduğu varsayılan amacına rağmen halen geçilememiştir ve günümüzde önemini yitirmiş değildir. Aslında testin pek çok çeşidi şu an kullanımdadır.

Alan Turing homoseksüelliğin İngiltere'de yasa dışı olduğu bir zamanda yaşadı. 1952 yılında müstehcen davranışlar nedeniyle suçlandı ve güvenlik iznini kaybetti. Hapis yerine "tedavi" amacıyla bir yıl boyunca kadın hormonları almaya zorlandı. Bu noktadan sonra, disiplinler arası matematiksel biyolojide, özellikle organizmaların farklı biçimler almasına olanak veren süreç ile ilgilenen morfogenez üzerine çalıştı. Bu çalışmalarının çoğu 1992 yılında makalelerinin derlemesinin çıkmasıyla yayımlandı.

Alan Turing nasıl öldü?

Turing 8 Haziran 1954'te hizmetçisi tarafından evinde ölü bulundu. Ölüm nedeni siyanür zehirlenmesiydi, yatağının başucunda duran yarı yenmiş elmadan zehirlendiği düşünüldü ama elma asla test edilmedi. İntihar ettiğine karar verildi, ancak ölümün kaza olması muhtemeldi.

Turing 1951 yılında, gözden düşmeden bir sene önce, Royal Society'ye (Kraliyet Cemiyeti) üye kabul edildi. Ancak gerçek anlamda takdir edilmesi ölümünden çok uzun zaman sonra oldu. Şimdi biri Manchester'da biri de Bletchley Park'ta anısına dikilmiş heykeller vardır. Londra'daki doğum yerinde ve Wilmslow'da öldüğü evde anısına levhalar vardır. İngiliz hükümeti 2009 yılında Turing'i ölüme götüren, resmi düzeyde gördüğü muamele dolayısıyla resmen özür dilemiştir. Ancak belki de en uygunu, her yıl en önde gelen bilgisayar bilimcisine verilen, Nobel Ödülü'nün dengi olan A. M. Turing Ödülü'dür. 41 yaşındaki vakitsiz ölümüne rağmen, Turing'in etkisi yakın gelecekte bilgisayar alanında yaşamaya devam edecektir.