Alan Turing genio padre dell’intelligenza artificiale
Oggi, nel 2021, praticamente tutti conoscono il nome di Alan Turing matematico, logico, crittografo e filosofo britannico ma come si è guadagnato un posto nella storia?
Il suo lavoro influenzò notevolmente la nascita dell’informatica formalizzando dei concetti che contribuirono alla nascita del moderno computer. Già negli anni ’30 formalizzò i concetti di scienza informatica e intelligenza artificiale. Durante la Seconda Guerra mondiale operò tra i crittoanalisti del Regno Unito per la decifrazione dei messaggi scambiati dai diplomatici della Potenza dell’Asse, ideò una serie di tecniche per la decifrazione riuscendo ad interpretare il famoso codice Enigma.
Enigma è stato un dispositivo ideato da un ingegnere tedesco nel 1918 utilizzato per cifrare e decifrare messaggi in codice durante la Seconda guerra mondiale. Fu ampiamente utilizzato in funzione della sua facilità d’uso e presunta indecifrabilità dei messaggi trasmessi. La procedura di cifratura, e decifratura, dei messaggi prevedeva che l’operatore ricevesse un messaggio, andava quindi a premere sulla tastiera lettera per lettera vedendo comparire su una “tastiera luminosa” la corrispondente lettera cifrata. L’operatore stesso o una persona seduta vicino a lui trascriveva le lettere cifrate ottenendo così il messaggio in codice che veniva quindi trasmesso. La procedura di decifratura funzionava esattamente allo stesso modo ma in senso contrario.
Chi era Alan Turing?
Si laureò nel 1934 all’università di Cambridge ed alla fine degli anni ’30 in un articolo descrisse il funzionamento di quella che poi sarebbe divenuta nota come “macchina di Turing”. A soli 28 anni divenne responsabile del gruppo che era a capo della decrittazione delle macchine tedesche.
Nel 1950 scrisse un articolo “Macchine ed intelligenza computazionale” (“Computing machinery and intelligence”) nel quale descriveva quello che sarebbe divenuto noto come Test di Turing, la sua idea di fondo era che si potesse raggiungere un’intelligenza artificiale solo seguendo gli schemi del cervello umano.
Le sue capacità matematiche, le sue innovazioni ed il suo indispensabile contributo durante la Seconda guerra mondiale non lo resero però immune dal comune pensiero sociale e quella che, all’epoca, era la comune morale. Nel 1952, infatti, Turing fu arrestato per omosessualità e portato in tribunale dove non negò il proprio orientamento sessuale complice anche il fatto che, in quegli anni, si stava discutendo in parlamento per l’abrogazione del reato di omosessualità. Quello che oggi verrebbe chiamato “coming out” fu, in realtà, troppo precoce e Turing venne condannato. A questo seguì una lunga depressione causata dalle cure ormonali che gli erano state imposte, in alternativa al carcere, ed all’umiliazione subita; questa portò al suo suicidio, attuato mordendo una mela intrisa nel cianuro, nel 1954.
Il nome di Turing fu riabilitato solamente nel 2009 con una dichiarazione del Parlamento britannico in cui fu riconosciuto il trattamento ingiusto riservato al matematico e solamente nel 2013 la Regina Elisabetta concesse a Turing la grazia postuma: 59 anni dopo.
Come funziona la macchina di Turing?
Questo tipo di macchina è una macchina ideale che manipola i dati contenuti su un nastro, che potenzialmente potrebbe avere lunghezza infinita, secondo un insieme di regole predefinite. È un potente strumento teorico che viene utilizzato ampiamente nella teoria della ricorsione e nello studio della complessità degli algoritmi aiutando gli studiosi a comprendere i limiti del calcolo meccanico. Questa macchina è talmente importante che, ancora oggi, per definire in modo preciso la nozione di algoritmo si tende a ricondurlo ad elaborazioni eseguibili con la macchina di Turing.
Questa macchina venne presentata al mondo nel 1936 come “risoluzione negativa” del problema lanciato nel 1900 da Hilbert e Ackermann. I due affermavano che “esiste sempre, almeno in linea di principio, un metodo meccanico (cioè un modo rigoroso) attraverso cui, dato un qualsiasi enunciato matematico, si possa stabilire se esso sia vero o falso?”
Trovare un algoritmo che risponda alla domanda posta da Hilbert avrebbe significato poter risolvere tutti i problemi matematici e ridurre ogni ragionamento umano ad un calcolo meccanizzabile. Già nel 1930 Godel espresse il proprio parere negativo in merito, la conferma arrivò poi con Turing che dimostrò l’insolubilità del problema. La soluzione di Turing, la sua macchina immaginaria, si basa sull’utilizzo di un modello matematico in grado di simulare il processo di calcolo umano.
La macchina è formata da una testina in grado di leggere e scrivere all’interno di caselle su di un nastro a lunghezza potenzialmente infinita. Quindi in ogni istante la macchina si troverà in una posizione ben definita risultante dall’elaborazione dei dati appena compiuta. Sarà possibile quindi stabilire diverse tipologie di configurazione a seconda dello stato in cui si trovano i componenti della macchina in un determinato momento. I componenti principali della macchina di Turing sono: il numero della cella in cui si trova la testina, il contenuto della cella, l’istruzione da eseguire.
Al contempo i possibili stati si distinguono in: configurazione iniziale prima dell’esecuzione del programma, configurazioni intermedie prima dell’esecuzione dell’istruzione, configurazione finale al termine dell’esecuzione del programma. Data questa macchina ideale, implementare un algoritmo significa effettuare una delle cinque operazioni: spostarsi di una casella a destra, spostarsi di una casella a sinistra, scrivere un simbolo preso da un insieme di simboli presenti in una casella, cancellare un simbolo già scritto nella casella, fermarsi.
Turing dimostrò che uno strumento di questo tipo è in grado di svolgere un qualsiasi calcolo ma capì anche che la calcolabilità era strettamente connessa alla dimostrabilità andando così a chiudere definitivamente il problema di Hilbert.
La portata della Macchina di Turing sta nel fatto che permette di compiere tutte le elaborazioni effettuate mediante le macchine apparse nella storia dell’umanità, incluse le elaborazioni che possono essere compiute oggi con le moderne tecnologie. Tutte le macchina oggi conosciute possono essere, infatti, ricondotte al modello estremamente semplice di Turing.
Il test di Turing
È un criterio utile a determinare se una macchina è in grado di replicare un comportamento intelligente. Turing quando pubblicò l’articolo in cui parlava di questo test (1950) prese esempio dal gioco dell’imitazione: ci sono un uomo (A), una donna (B) e una terza persona (C). La persona C, separata dalle altre due, deve stabilire tramite una serie di domande quale sia l’uomo e quale la donna. L’uomo ha il compito di ingannare C e portarlo ad indentificarlo in modo errato mentre la donna deve aiutare C. Le risposte fornite da A e B dovranno essere inviate tramite procedura di scrittura automatica senza usare calligrafia o voce in modo da non dare indizi a C.
Il test di Turing si basa sul fatto di sostituire ad A una macchina. Se il numero 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 dovrebbe essere considerata intelligente, sarebbe pressoché indistinguibile dall’umano. Turing quando parla di macchina intelligente intende una macchina in grado di pensare, ovvero in grado di concatenare idee ed esprimerle.
Turing nei libri e nei film
Molti sono i riferimenti sia in letteratura che al cinema alla vita di Turing:
- Alan Turing. Storia di un enigma (1983) biografia di Andrew Hodges
- Enigma (1995), romanzo di Robert Harris
- Enigma (2001), film di Michael Apted ispirato al romanzo di Harris
- The Imitation Game (2014) con la regia di Morten Tyldum
Conclusione
Alan Turing resterà comunque e per sempre lo scienziato che decifrò il codice Enigma e con esso le trasmissioni naziste, contribuendo in modo decisivo alla vittoria degli alleati contro Hitler. Le sue teorie posero le basi per l’avvento dell’era dei computer e i suoi studi sull’intelligenza artificiale. Una grande mente il cui lavoro è stato, probabilmente, tenuto nascosto troppo a lungo ma che alla fine ha trovato il giusto posto nella storia.
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