Recordando a Alan Turing: Desde descifrar código hasta IA, Turing ha hecho del mundo lo que es hoy

Su bomba que destrozó el Enigma salvó vidas. Su dispositivo ACE inspiró el nacimiento de la informática. El rico legado de Turing sigue vivo mucho después de su trágica muerte

Alan Turing ha logrado más en unas pocas décadas de lo que cualquiera podría esperar lograr en su vida. Su capacidad para imaginar lo inimaginable y plasmar estas grandes teorías en el papel, y luego en la práctica, muestra un carácter muy disciplinado capaz de convertirse en un experto en casi todo lo que le interesaba.

Turing pasó de desarrollar un modelo básico para todas las computadoras a la descomposición fácilmente envidiable de las construcciones de reacciones químicas complejas.

Es posible que los logros de Turing no sean todos descubrimientos para ganar la guerra, como la bomba Breaking the Enigma, pero cada teoría o invento ha allanado el camino para que generaciones de investigadores desarrollen, adapten y mejoren sus ideas. Aquí, desglosamos algunas de las contribuciones más significativas que hizo Turing a la ciencia moderna antes de su trágica muerte el 7 de junio de 1954 por el envenenamiento por cianuro que se dice está relacionado con la persecución de su sexualidad.

BOMBAS

En 1940 y 1941, los submarinos alemanes diezmaron los barcos de suministro aliados. Miles de barcos mercantes se perdieron durante la Segunda Guerra Mundial, y Winston Churchill tuvo que escribir las palabras más tarde: «Lo único que realmente me asustó durante la guerra fue el peligro del submarino».

En 1943, la ola había cambiado: Alan Turing había desarrollado Naval Bombe, una adaptación de su dispositivo de descifrado Bombe capaz de revelar los secretos del complejo naval alemán Enigma. Churchill comentó más tarde que Turing hizo la mayor contribución a la victoria aliada en la guerra.

La complejidad del Enigma alemán, una máquina electromagnética que reemplazó letras de texto plano con letras aleatorias elegidas de acuerdo con la configuración de una serie de rotores, radica en el hecho de que sus elementos interiores podrían configurarse en miles de millones de combinaciones diferentes, lo que significa que Sería prácticamente imposible decodificar texto sin conocer la configuración original. A medida que avanzaba la guerra, el ejército alemán agregó más rotores al automóvil, haciéndolo aún más complejo.

La oficina de cifrado polaca logró apoderarse de una máquina Enigma y desarrollar un prototipo temprano de la Bomba. Transmitieron su conocimiento de la información británica. Turing y su colega Gordon Welchman se basaron en el automóvil polaco en Bletchley Park. La máquina reprodujo los rotores del Enigma y buscará a través de diferentes combinaciones de posiciones de rotor para probar las cifras potenciales.

Turing rompió el sistema al centrarse en la idea de la «cuna».

Los mensajes cifrados en alemán a menudo contenían palabras predecibles, incluidos los nombres y títulos completos de los oficiales militares, en el mismo punto de cada mensaje. Enigma nunca codificará una letra para sí mismo, por lo que Turing podría usar estos términos o «cuna» como punto de partida, buscando dónde aparecía la misma letra en una cuna posible en el mismo lugar en su contraparte de texto cifrado, lo mismo que una palabra en código. rompecabezas. El coche buscará automáticamente a través de las posibles posiciones de las ruedas Enigma, eliminando aquellas combinaciones excluidas de la cuna. Una vez que se haya encontrado el ciclo matemático de los rotores de la cuna, podría usarse para descifrar el resto del texto.

El diseño de Turing se basó en gran medida en cunas y máquinas de rastreo desarrolladas por sus colegas Gordon Welchman y otros que acelerarán el proceso a medida que avanza la guerra.

Computadora ACE

Al final de la Segunda Guerra Mundial, Turing se dirigió al país y al Centro de Investigación MI6 Hanslope Park, no lejos de Bletchley Park. Aquí, dijo, «construyó un cerebro»; un sistema tan avanzado que podría calcular escenarios matemáticos completos para los investigadores, en lugar de ayudar con la extraña ecuación.

Su suposición exacta llevaría a la presentación de un trabajo sobre ACE (Automatic Computing Engine) al Comité Ejecutivo del Laboratorio Nacional de Física (NPL) en 1945, que fue descartado por ser demasiado complejo y tenía un costo estimado de .11,200.

El equipo de NPL comenzó a construir una versión más pequeña de la compleja serie de circuitos presentados por Turing, que no se puso en funcionamiento hasta el 10 de mayo de 1950. Para entonces, Turing había dejado NPL y ya estaba trabajando en otra computadora en la Universidad de Manchester. Manchester Mark 1. El modelo piloto ACE sería la primera computadora electrónica y una de las pocas computadoras con programas almacenados que se construirán en el Reino Unido.

Era la computadora más rápida del mundo en ese momento, a pesar de que hoy se considera una velocidad de caracol de 1 MHz.

Su memoria funcionaba con líneas de retardo de mercurio, cada una de las cuales podía almacenar datos de hasta 32 bits. Se vendieron treinta modelos piloto, pero en 1958 se había construido el modelo grande. El diseño básico del ACE de Turing se utilizaría en MOSAIC (Ministerio de Abastecimiento con Integrador Automático y Computadora), utilizado para calcular los movimientos de las aeronaves durante la Guerra Fría. También fue la base del Bendix G-15, considerado el primer ordenador personal, que se vendió hasta 1970.

Coche de turing

A pesar de ser más conocido hoy en día por sus contribuciones al descifrado de códigos, las ideas de Turing sobre el concepto de la máquina de Turing y la calculabilidad universal no son menos importantes. Sin entrar en demasiados detalles, Turing propuso (en colaboración con su líder doctoral Alonzo Church) una máquina hipotética (en 1936) que podría usarse para simular cualquier cálculo algorítmico. Más un experimento mental que algo que podría construirse en la vida real, la máquina de Turing funcionaría con una cinta larga en la que se escribirían instrucciones de un solo carácter. La máquina podría leer cada instrucción a su vez, procesarla de acuerdo con un algoritmo codificado predeterminado y luego mover la cinta hacia adelante o hacia atrás según sea necesario.

Esto fue revolucionario en el sentido de que fue la primera propuesta para una máquina multifunción determinada por un programa almacenado en un depósito de memoria, en lugar de cambiar físicamente el cableado o la estructura de la máquina. Las máquinas de Turing todavía se utilizan en la informática hoy en día como una herramienta de investigación y enseñanza, porque es una forma sencilla de modelar lo que sucede en un procesador. Turing y Church juntos formularon la hipótesis de la idea de una máquina de Turing universal, una máquina que podría leer y realizar cualquier función algorítmica, es decir, una máquina de Turing que podría simular las funciones algorítmicas de cualquier otra máquina de Turing. La «completitud de Turing» es ahora una de las características definitorias de las computadoras modernas; el único límite práctico para completar el Turing de un automóvil es la cantidad de memoria que tiene.

La primera computadora electrónica totalmente digital de Turing fue ENIAC USA en 1946; sin embargo (y sorprendentemente) el motor analítico de Charles Babbage, descrito por primera vez en 1837 pero nunca construido, habría sido teóricamente Turing completo.

La integridad de Turing también tiene varias ramificaciones filosóficas: gran parte de la filosofía de la mente en las últimas décadas ha sido influenciada por las ideas de Turing.

Cifrado de voz

El descifrado del código Enigma por parte de Turing no fue su único avance tecnológico en Bletchley Park. También desarrolló un método para codificar y decodificar de forma segura conversaciones telefónicas en 1944, basado en el trabajo que había visto en Bell Labs en los Estados Unidos en 1942. Llamado «Delilah», nunca fue utilizado por el gobierno. Pero Turing nutrió algunos de sus trabaja. De regreso a Bell Labs mientras desarrollaba SIGSALY, un dispositivo que fue el primero en utilizar muchos conceptos de voz digitalmente seguros y se utilizó para las comunicaciones aliadas más secretas.

Morfogénesis

Aunque solo estaba comenzando a publicar sobre este tema hasta su muerte en 1954 (y no fue hasta la década de 1990 que se publicó gran parte de su trabajo), las contribuciones de Turing a la morfogénesis siguen siendo relevantes en la actualidad. La morfogénesis es el proceso por el cual la vida multicelular desarrolla su forma a medida que crece, y el trabajo de 1951 de Turing The Chemical Basics of Morphogenesis exploró cómo las características biológicas desiguales (como las rayas en una cebra) podrían emerger de un estado uniforme que comienza en el abdomen . Turing estuvo fascinado toda su vida por la estructura de los pétalos y semillas de las plantas (filotaxis) y cómo parecían adherirse a la secuencia de Fibonacci, especialmente cuando se trataba de girasoles. Puede contribuir a la finalización de su investigación inconclusa en este sentido con el proyecto Girasol de Turing, que tiene como objetivo proporcionar miles de girasoles en crecimiento en todo el país en 2012, para que podamos probar la tesis de Turing de una vez por todas.

Química y física

El trabajo de Turing sobre la morfogénesis también tiene aplicaciones en química y física. Fue uno de los primeros en observar que los sistemas químicos que de otra manera son estables se vuelven inquebrantables por difusión bajo ciertas circunstancias; en estos sistemas de «reacción-difusión», la difusión se enfrenta a reacciones químicas individuales que conducen a la aparente paradoja del sistema. y tiempo más complicado. El mismo proceso que podría conducir a manchas y patrones en animales también funciona a nivel molecular, y algunos consideran que el trabajo de Turing sobre sistemas de difusión por reacción es una de las primeras incursiones en la teoría del caos.

Programa de computadora para ajedrez

En 1950, Turing escribió el primer programa de computadora para el ajedrez como parte de su trabajo sobre inteligencia artificial. Llamándolo «Turbochamp», intentó sin éxito implementar Ferranti Mark I de la Universidad de Manchester. En cambio, en el verano de 1952, «jugó» como programa contra su amigo y colega Alick Glennie. Turing realizaba cada movimiento de acuerdo con su horario en el papel, tomando aproximadamente media hora cada vez. Aunque demostró que Turbochamp era capaz de jugar al ajedrez, perdió ante Glennie en 29 movimientos. Puedes ver el partido aquí. Fue en 1957 antes de que se pusiera en funcionamiento un programa de ajedrez completamente operativo, creado por Alex Bernstein en IBM en un IBM 704.

Este artículo se publicó originalmente para conmemorar el centenario de Alan Turing y se actualizó para conmemorar su muerte.

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