Člověk, pro kterého zítra již znamenalo včera
23. června 2002 uplynulo 90 let ode dne, kdy se v anglickém Paddingtonu narodil Alan Mathison
Turing, člověk, který se nejenom zapsal do historie moderní vědy, ale současně, ač nikdy
nebyl vojákem, nepominutelným způsobem přispěl k tomu, že druhá světová válka dopadla
tak, jak dopadla.
Matematik
Člověku vzdělanému v matematice či v informatice se Turingovo jméno pravděpodobně
vybaví především ve dvou ustálených spojeních: Turingův stroj a Turingův
test. Turingův stroj ovšem není žádné hmatatelné zařízení, je to Turingův pokus o
matematické zachycení intuitivního pojmu vypočitatelnosti či ještě obecněji
vyřešitelnosti. Turing si uvědomil, že každý výpočet (či obecněji každé řešení) začíná
nějakými vstupními daty, které si můžeme představit znak po znaku zapsané na papírové
pásce, a končí nějakým výsledkem, který si opět můžeme představit v této podobě. Výpočet je
tedy z tohoto pohledu přechod od jedné sekvence znaků na pásce k jiné; a Turing usoudil, že
ať už ten přechod provádíme jakkoli, na té nejelementárnější úrovni se nemůže než skládat
z několika operací toho typu, jako je přečtení nějakého existujícího symbolu, posun pásky o
jednu pozici tam či zpátky a zapsání nového symbolu či přepsání starého. (Toho, kdo ví, jak
fungují procesory dnešních počítačů, asi myšlenka, že sebekomplikovanější výpočet je
kombinací obrovského množství velice elementárních operací, moc nepřekvapí; Turing s ní
však přišel ve třicátých letech, to jest v době, kdy se nikomu o skutečných počítačích ani
nezdálo.) Turing pak na základě těchto úvah definoval obecný abstraktní 'stroj' a předložil
hypotézu, že jakýkoli výpočet, který je proveditelný, je v principu proveditelný pomocí stroje
tohoto typu. Takovou hypotézu ovšem nelze definitivně prokázal; lze ji nanejvýš vyvrátit tak,
že se najde výpočet, který na Turingově stroji reprodukovat nebude možné. Žádný takový ale
dosud nikdo nenašel, a Turingova definice se navíc ukázala ekvivalentní několika jiným
způsobům formálního zachycení pojmu vypočitatelnosti, navrženým nezávisle jinými
matematiky. Tzv. Churchova teze, říkající, že cokoli je intuitivně vypočitatelné, je
vypočitatelné pomocí kterékoli z těchto metod (tedy i pomocí Turingova stroje), se tedy dnes
bere v podstatě za hotovou věc.
Počítačový vizionář
Turingovy výzkumy v oblasti Turingových strojů a vypočitatelnosti se odehrávaly na půdě
čisté matematiky. Ta je charakterizována mimo jiné tím, že se v ní nebere ohled na faktická
omezení nás, smrtelníků: vše se v ní odehrává 'z pohledu Boha'. Vypočitatelným se zde
rozumí cokoli, co by dokázala vypočítat idealizovaná bytost, která by měla k dispozici
neomezené prostředky a neomezeně času. Turing se však pokusil o nepříliš obvyklou věci: tak
jako Prométheus ukradl Bohům oheň, i on se pokusil přenést svou myšlenku 'univerzálního
stroje' do reálného světa nás lidí. Myšlenka počítače, tak jak ho dnes známe, je totiž také
myšlenkou přechodu od strojů, které vykonávají jeden určitý proces, ke stroji, který je
univerzální v tom smyslu, že disponují natolik flexibilním souborem natolik elementárních
operací, že z nich lze skládat v podstatě jakékoli představitelné výpočty. Turing tak byl
předurčen hrát důležitou roli v oblasti rodící se počítačové vědy. Nešlo ovšem jenom o to, že
se aktivně podílel se na vývoji prototypů prvních počítačů, které během druhé světové války a
krátce po ní v Anglii vznikaly; vize budoucnosti počítačů, které se v tehdejší době objevily
v jeho přednáškách a článcích, s neuvěřitelnou jasnozřivostí předpovídaly mnohé z toho, co
prožíváme dnes.
Pojem Turingův test pak vznikl právě v rámci jeho úvah o možnostech počítačů.
Turing byl přesvědčen, že lidský mozek nemůže být ve své podstatě nic jiného než jakýsi
(nesmírně komplikovaný) druh počítače. V článku, který publikoval v roce 1950 ve
filosofickém časopise Mind, Turing navrhl hru, které můžeme říkat 'předstíraná':
představme si, že hráč má za úkol zjistit pomocí vhodně volených otázek něco o své
protihráči, kterého ovšem nevidí a může s ním komunikovat jenom pomocí psaných zpráv.
Protihráč se mu v tom snaží zabránit a předstírá, že je někým, kým ve skutečnosti není.
Předmětem zjišťování může být například to, zda jde o muže či ženu, ale také zda jde o
člověka či počítač. V prvním z těchto případů se hráč jistě může nechat oklamat – Turing však
prorokoval, že není daleko doba, kdy i se bude počítač schopen úspěšně vydávat za člověka.
(Jak se později ukázalo, za určitých okolností je to snazší, než by se zdálo. V tomto ohledu se
proslavil počítačový program ELIZA, který byl směšně jednoduchý a kterému se přesto dařilo
úspěšně simuloval lidského psychoterapeuta.) Turing navíc zastával názor, že jakkoli se hráč
může mýlit v tom, zda je jeho protihráčem člověk nebo stroj, mýlit se, zda jeho protihráč
myslí, prostě nelze – jakmile nebudou reakce počítače k rozeznání od reakcí člověka,
nebude mu prostě možné upřít, že skutečně myslí. (Toto přesvědčení od Turinga převzalo
mnoho pozdějších počítačových vědců a dnes se mu říká silná teze umělé
inteligence.)
Kryptoanalytik
Turingovy výsledky v matematické logice a jeho pionýrská práce v oblasti rodících se
počítačů by jistě stačily k tomu, aby mu zajistily místo v pomyslné síni slávy vědy dvacátého
století. Turing se však do historie tohoto století zapsal ještě podstatněji, a pro obyčejného
člověka hmatatelněji. V roce 1939 byl naverbován do skupiny britských kryptoanalytiků, kteří
se snažili luštit šifry, pomocí kterých německá armáda kódovala svou komunikaci.
Nejdokonalejší z těchto šifer se opírala o mechanické šifrovací zařízení jménem
Enigma, a právě na něj se Turing a jeho kolegové soustředili především. A za pomoci
informací, které jim předali polští kryptoanalytici i za využití chyb německých spojařů se jim
tento zdánlivě nerozluštitelný systém podařilo brzy prolomit a poskytovat vedení anglické
armády nedocenitelné informace. Turing sám se soustředil především na variantu Enigmy
používanou německými ponorkami, a zejména díky němu dokázali spojenci válku
v Atlantiku, která se v jednu chvíli zdála právě kvůli německým ponorkám dopadat
katastrofálně, zvrátit ve svůj prospěch.
Boj anglických, a později amerických, kryptoanalitiků s německou Enigmou je
samozřejmě vděčným námětem na románové či filmové zpracování. Vedle u nás nedávno
uvedeného hollywoodské filmu se ho chopil i Neal Stephenson, autor kultovních
kyberpunkových románů Sníh (Snow Crash) a Diamantový věk;
výsledkem je jeho dosud poslední, více než devítisetstránkový román
Cryptonomicon. Příběh začíná před válkou, kde se na vysoké škole potkávají tři
mladíci, kteří pocházejí z různých zemí a které spojuje zájem o nové matematické myšlenky
točící se kolem toho, čemu se dnes říká teorie informací. Jedním z nich je Turing, druhým
Američan Lawrence Pritchard Waterhouse a třetím Němec Rudolf von Hacklheber. Brzy pak
dostanou všichni příležitost uvést něco ze svých idejí do praxe, a to na různých stranách
barikády druhé světové války: Turing stojí po prolomení Enigmy spolu s Waterhousem před
problémem, jak informace získané z dešifrovaných nepřátelských depeší využít tak, aby
Hakleheber a jeho němečtí kumpáni nepřišli na to, že tyto informace mají. Vzniká totiž
dilema: prolomení Enigmy má na jedné straně cenu jenom tehdy, když lze informace získané
na jeho základě využít proti nepříteli, na druhé straně má však skutečnou cenu pouze tehdy,
když se o něm nepřítel ihned nedozví a šifru nezmění – tedy když nebude schopen úspěchy
protivníka ‚dešifrovat' a vytěžit z nich informaci, že byla Enigma prolomena. To navozuje
otázku, která se potom celou knihou, jejíž děj pokračuje až do současnosti, proplétá jako
červená nit: kdy je informace schována v 'šumu' tak, že ji tam nepovolaní nedokáží
identifikovat?
Nemrava
Turingův osud je ale i příkladem toho, jak málo si svět váží svých géniů a hrdinů. Člověk,
který posunul lidské poznání kupředu podobně jako Albert Einstein a který se současně
zasloužil o přežití západní demokratické civilizace neméně než třeba Dwight Eisenhower, byl
počátkem roku 1952 zatčen a při následném soudním přelíčení uznán vinným. Jeho zločin byl
klasifikován jako gross indecency (hrubá nemravnost), což byl tehdejší právní
eufemismus pro homosexualitu. (Přesněji řečeno pro homosexualitu s neprokázaným análním
stykem, jinak šlo o těžší zločin, buggery.) Turing se za svou sexuální orientací nijak
nestyděl; v roce 1952 však byla ve Velké Británii trestným činem (ovšem pouze u mužů).
Verdikt soudu naštěstí nebyl pro Turinga nejhorší: nemusel do vězení, vyfasoval 'pouze'
lékařský dohled a roční estrogenovou kůru směřující k neutralizaci jeho libida. Podařilo se mu
tak nepřijít o zaměstnání i o některé přátele. Do jaké míry tato aféra ovlivnila jeho rozhodnutí
spáchat v roce 1954 sebevraždu (jablkem namočeným v kyanidu), není známo.
Další informace na internetu:
Život a dílo Alana Turinga: http://www.turing.org.uk/turing/
Turingův stroj:
http://sunsite.utk.edu/winners_circle/education/EDUHM01H/applet.html Turingův
test: http://cogsci.ucsd.edu/~asaygin/tt/ttest.html
Kryptoanalýza: http://frode.home.cern.ch/frode/crypto/Turing/