ALAN MATHISON TURING 

   

 

"Colossus", si chiama il primo “calcolatore” britannico impiegato per trovare, ad enorme velocità, tutte le possibili combinazioni dei codici di Enigma. Proprio la decrittazione del codice tedesco di "Enigma" costò alla marina italiana tre incrociatori pesanti e due cacciatorpediniere nella battaglia di Capo Matapan del 28 marzo 1941. Questo perché gli inglesi seppero fin dall'inizio le strategie e i movimenti della nostra flotta. "Colossus" era fornito di 1.500 valvole e pesava più di una tonnellata. Non aveva “memoria” e non poteva essere “programmato”. Eppure, era in grado di trattare 5.000 caratteri al secondo e di decifrare ogni giorno, dopo avere scardinato il sistema crittografato di "Enigma", più di 4.000 messaggi segreti tedeschi e altrettanti giapponesi e italiani. Churchill, però, non si rese conto fino in fondo delle enormi possibilità date dai calcolatori e dalle teorie di Turing (morto suicida nel 1954). Dopo la guerra, ordinò di smontare e distruggere tutti i modelli di "Colossus" utilizzati per sconfiggere i nazisti.   

Alan Mathison Turing è nato il 23 giugno 1912 a Londra ed è morto, suicida, il 7 giugno 1954 a Manchester dopo aver mangiato una mela intinta nel cianuro. Figlio di un impiegato del servizio civile britannico in India, secondo di due figli, era stato spedito in un convitto inglese all'età di nove anni dalla madre che giudicava l'ambiente scolastico coloniale inadatto all'educazione dei figli. Fin da piccolo amava inventare e sperimentare su se stesso sostanze chimiche, tanto che la madre disse, quando morì, che si trattava di un esperimento mal riuscito. Aveva però tutta un’altra serie di stranezze che, se viste nell’ottica della gente comune, ne facevano uno schizoide. Diceva la madre: si sdraia a "guardar crescere le margherite". Era sportivo ma trasandato nel vestire. In età adulta poi uscivano ogni tanto quelle stranezze che lo isolavano dal mondo accademico, non fosse altro per decoro. Si fece regalare a ventidue anni un orsacchiotto di pezza per Natale. Seppellì, si disse, lingotti d'argento durante la guerra in modo così sicuro da non riuscire a ritrovarli dopo la fine. Legava la tazza da tè al termosifone con un lucchetto, per evitare che gli fosse rubata. (in questo era anche comprensibile) Portava la giacca del pigiama al posto della camicia e giocava a tennis con un impermeabile  ma sotto era nudo. Queste ed altre stranezze quando già la scuola lo aveva classificato "essere il tipo di ragazzo condannato a rappresentare un problema in ogni tipo di scuola e comunità". La strada che lo portò  nel 1931 al prestigioso istituto di Cambridge aveva un nome, Christopher Morcom. Lo conobbe nel 1928 e tra i due fu immediato feeling. Tanto pasticcione, irritante, geniale e bizzarro uno, per quanto l'altro, raffinato, intelligente. I due legarono fortemente ed era facile trovarli a discutere o di problemi scientifici o a fare i cretini. Nel 1928 Morcom fece domanda al Trinity College e Turing decise di seguirlo negli esami d'ammissione. Morcom promosso, Turing bocciato. Ma il peggio doveva ancora venire. Due mesi dopo l'amicizia tra i due si interruppe per la morte (tubercolosi) di  Morcom. Turing ne fù sconvolto (nonostante la malattia si trascinasse da anni) ed anche in suo nome decise di mettere “la testa” a posto entrando al King's. Riuscì a ottenere una borsa di studio al Trinity dove ebbe modo di essere allievo di Eddington, Hardy, Shaw e Russell. Qui conobbe uno degli amori più grandi della sua vita: il teatro e in particolare lo spettacolo. Fra i preferiti Biancaneve e i sette nani di cui canticchiava il ritornello per settimane. La scena preferita quella della strega cattiva che immergeva la mela nella pozione avvelenata. Finirà così anche lui con la mela. Nel 1934 Alan si laureò in matematica col massimo dei voti. D’ora in poi si cimenterà in quella che oggi viene definita l’intelligenza artificiale, cioè la macchina che impara da sola, 

Dal cosiddetto test di Turing: se una macchina si comporta (nel senso di rispondere a domande) in modo indistinguibile da una persona, allora pensa. Gli unici computer che hanno passato il test di Turing si trovano in film come "Odissea nello spazio" di Arthur Clarke (Hal 1968) e L'uomo di Turing di Harry Harrison e Marvin Minsky (1992) ma anche indicativamente in applicazioni molto più concrete e produttive. Evito di scendere per mia ignoranza in approfondimenti tecnici. E’ comunque considerato, con la sua macchina (virtuale) a istruzioni memorizzate uno dei padri del computer moderno. Turing descrisse nel 1936 alla Princeton University questa macchina che sarebbe stata capace di leggere una serie (input) su una banda composta dalle cifre uno e zero (sistema binario). Gli 1 e gli O erano i passaggi che erano necessari per risolvere un particolare problema o per svolgere un certo compito. La macchina di Turing avrebbe letto ogni passaggio e l'avrebbe svolto in sequenza dando la risposta giusta. Questo concetto era rivoluzionario per quel tempo in quanto molti computer anche anni dopo (1950) erano progettati per un scopo preciso o per uno spettro limitato di scopi (come visto). Turing era convinto che si potesse sviluppare un algoritmo per ogni problema. La parte più difficile stava nel determinare quali fossero i livelli semplici e come spezzettare i grossi problemi. A parte i giochi infantili in cui egli mandava ai compagni messaggi codificati in modo rudimentale, Turing fu presto interessato a criptografia e criptoanalisi (codifica e decifrazione di messaggi) per i sistemi già diffusi come il tedesco Enigma e per l’approssimarsi di una guerra che era vista imminente. 

Il lavoro sulla criptoanalisi pose chiaramente agli alti comandi inglesi un problema: come gestire la massa di informazioni a disposizione e i 10.000 uomini preposti alla decodifica dei messaggi tedeschi. I messaggi andavano decodificati prima che il fatto si verificasse e rispediti ai comandi dove si verificava. Il tutto in tempi estremamente brevi. Una notizia sul pacifico poteva essere captata in Europa e andava ritrasmessa senza farsi accorgere da un nemico che faceva altrettanto sui tuoi mezzi di codifica. 

Benché in una lettera del 1936 (alla madre) Turing esprimesse dubbi sulla moralità di vendere al governo metodi di criptografia, egli abbandonò presto tali scrupoli e già nel 1938 entrava nei servizi segreti. Il 25 luglio 1939 nell'imminenza dell'attacco tedesco alla Polonia si tenne a Varsavia una riunione tra gli uffici cifra polacchi, francesi e inglesi, nella quale i polacchi misero a disposizione degli alleati i loro metodi per forzare Enigma. (erano entrati in possesso di una macchina). Nello stesso anno gli inglesi avevano trasferito nel villaggio di Bletchley Park a metà strada tra Oxford e Cambridge i loro cervelli, al servizio di Ultra, la macchina decrittatrice. Durante il periodo bellico Turing mise le sue capacità matematiche al servizio del Department of Communications per decifrare i codici usati da Enigma (codice che mutava costantemente). Questi cervelli divennero, per motivi di sicurezza, prigionieri del loro stesso progetto. Sul piano militare fu una bomba, una specie di alleato fantasma a cui vanno attribuiti la disfatta italiana di Matapan e molto altro. Turing si era fatto le ossa durante la guerra, costruendo dapprima una moltiplicatrice elettrica, lavorando in seguito ad una macchina analogica a ruote dentate ed infine portando a termine un sistema elettronico per la codifica e decodifica della voce umana. Di Colossus non era entusiasta, la sua idea era più ambiziosa: costruire non una macchina specializzata, per quanto potente, ma un computer programmabile nel senso odierno, cioè una versione fisica della sua macchina universale (per ora virtuale). Questa idea era venuta nel frattempo anche a Von Neumann, che ben conosceva il lavoro teorico di Turing sulle macchine universali. I due progetti che ne scaturirono (l'ACE di Turing e l'ENIAC di Von Neumann), non lasciavano dubbi sull'uso che si intendeva fare di tali macchine da parte inglese: 

'Ace tavole di tiro'  ma anche come apertamente dice Turing, la possibilità di farla giocare a scacchi, la robotica, la traduzione da una lingua all'altra e, al solito, la criptografia. 

Eniac Bombe, razzi, propellenti ed alti esplosivi: l’Eniac vide la luce in tempi ragionevolmente brevi !!

Turing come genio del male lasciava a desiderare. Al momento del rifinanziamento del progetto ACE, il Ministero Inglese rettificò la sua destinazione, parlando anch'esso di 'bombe, ogive, razzi e missili guidati'. Inglesi e americani rischiavano di arrivare buon ultimi poiché anche i tedeschi avevano portato avanti, dalle V2 in poi, calcoli con elaboratori (la vecchia polemica se erano macchine Ibm o tedesche). Gli Stati Uniti si buttarono a capofitto nel progetto (pur non riuscendo a realizzarlo prima del 1952) col risultato di effettuare i calcoli per la bomba all'idrogeno con metodi, “manuali”. Turing diede un contributo sostanziale anche alla morfologia, aprendo la strada alla spiegazione della crescita degli organismi viventi, e al loro prendere forme geometriche di dimensioni non commensurabili a quelle delle cellule di partenza. Tipici casi particolari del problema riguardano la disposizione delle foglie, la formazione di macchie di colore (ad esempio, striscie) sulla pelle degli animali, lo sviluppo di animali simmetrici come le stelle marine, via via sino alla crescita degli organi umani. A titolo di ringraziamento per i suoi servizi l'Inghilterra dapprima lo decorò con l'Ordine dell'Impero Britannico, poi lo fece membro della Royal Society, ed infine lo processò per atti osceni. Le sue battute di caccia notturna, nei bar e nelle strade di Manchester, e le gite a sfondo omosessuale, in Norvegia, Francia e Grecia lo portarono allo scoperto. Fu la relazione con uno dei ragazzi  di strada, raccattati, a dare avvio ad una inchiesta per furto subito sfociata nella ingenua confessione di Turing (rispose troppo avventatamente ad alcune domande sui suoi rapporti interpersonali). Il reato di atti osceni era perseguibile d'ufficio: Turing fu processato (la Regina contro Turing), e condannato ad una cura ormonale che lo rese impotente e gli fece crescere il seno. Due anni dopo Turing si liberò definitivamente in un colpo solo dei servizi segreti, dell'Inghilterra e della Regina (suicidio 7 giugno 1954). 

Il tour di Bletchleypark  http://www.codesandciphers.org.uk/bletchleypark/  

http://www.torinoscienza.it/personaggi/apri?obj_id=247  

"Eniac", (acronimo di "Electronic Numerical Integrator and Calculator) occupava un salone di nove metri per quindici, al poligono di tiro del comando di artiglieria di Aberdeen, nel Maryland (Usa) e a ragione è considerato il bisnonno degli attuali computer. Aveva quasi 17 mila valvole, 70 mila resistenze, 10 mila condensatori, 5 mila saldature e un peso di trenta tonnellate. Era capace di effettuare 300 moltiplicazioni o 5.000 addizioni al secondo e assorbiva la bellezza di 174 Kw quando era in funzione, con il risultato di fare fondere per il calore, gli isolanti dei diversi condensatori. Originariamente doveva costare 150.000 $, alla fine però il suo costo triplicò. Questo gigante, considerato una meraviglia del tempo,  rimase in servizio per 9 anni, fino a quando divenne praticamente impossibile usarlo a causa dei continui guasti e per le enormi spese di manutenzione (una squadra di dieci tecnici era sempre disponibile ventiquattro ore al giorno). L'"Eniac" si guastava in media ogni cinque ore e mezza e in un anno era capace di bruciare quasi 20.000 valvole.   
UNA CALCOLATRICE DI GRANDI POSSIBILITÀ

Una delle calcolatrici elettroniche più grandi e più rapide è entrata recentemente in funzione presso la sezione matematica del Laboratorio Fisico Nazionale di Teddington (Gran Bretagna)- viene annunciato sul fascicolo del 28 novembre (1958) della Electrical Review. Questa macchina caratterizzata dalla sigla ACE  

(in inglese " asso " iniziali delle parole Macchina Calcolatrice Automatica) potrà eseguire qualunque procedimento di calcolo per il quale siano state stabilite le regole relative. La macchina, rispetto alle maggiori precedentemente costruite, è caratterizzata da una velocità superiore (che può in qualche caso raggiungere le 15000 operazioni al secondo) e da una capacità di accumulo maggiore. La macchina presenta alcune caratteristiche di assoluta novità: così per esempio. i circa 6000 tubi elettronici miniaturizzati dai quali dipende il funzionamento sono racchiusi in dieci grandi armadi, ciascuno munito di porta ad azionamento elettrico per consentire il rapido accesso ai tubi stessi in caso di guasto. Ogni armadio ha un proprio circuito di raffreddamento a circolazione d'aria e con scambiatori di calore e refrigeranti ad acqua. La calcolatrice ha tre sistemi di accumulo dei dati: la parte più importante di essa è costituita da quattro tamburi magnetici rotanti alla velocità di 12000 giri/min e capaci di accumulare 32768 numeri. La disponibilità di questi numeri è limitata dal tempo necessario per la rotazione del tamburo che può raggiungere 7 ms. Per una più rapida disponibilità si impiega una linea di ritardo che può accumulare 768 numeri. Il sistema di accumulazione ancora più rapido consiste di quattro linee, ciascuna delle quali non può però accumulare più di quattro numeri. Una buona programmazione consente tuttavia di trarre il massimo profitto anche dal sistema ad accumulazione più lenta: per es. le moltiplicazioni e le divisioni possono effettuarsi in reparti separati, consentendo così risparmio di tempo. I dati da elaborare e quelli elaborati sono ottenuti col sistema delle carte perforate. La velocità di introduzione dei dati è di 7000 cifre di numerazione binaria al secondo e quella di uscita di 450 carte (schede) al minuto con perforazione binaria. E’ prevista anche l'adozione di nastri magnetici come un'estensione dell'attuale possibilità di accumulazione.

 

Bletchley Park

Una storia parallela sulla difficoltà di vivere di questi matematici è stata descritta nel film di Ron Howard A Beautiful Mind (USA 2001), come biografia molto romanzata del matematico schizofrenico John Forbes Nash (1928). La storia del personaggio di Turing aleggia invece in Enigma (2001), regia di Michael Apted, sceneggiatura di Tom Stoppard 

 

La storia della scienza è ricca di personaggi caratterizzati da una vita piena di razionalità e intelligenza e, parallelamente, da eccentricità, solitudine o peggio, instabilità emotiva e mentale. Ludwig Boltzmann, tra i padri della fisica statistica e del concetto di entropia, morì suicida; Georg Cantor, uno dei padri della teoria degli insiemi, finì i suoi giorni in manicomio; Ettore Majorana, prodigio del calcolo mentale e pioniere della fisica teorica, non seppe mai convivere completamente con il suo genio precoce e scomparve nel nulla; Alan Turing come detto e Renato Caccioppoli, tra i massimi matematici italiani, si tolsero la vita; Paul Erdös morì invece di vecchiaia, ma visse per circa 60 anni senza una casa, errando tra congressi e case di matematici, in un mondo infantile tutto suo, senza alcuno scopo nella vita che non fosse legato a risolvere problemi di matematica, schiavo di pillole e caffeina. Nash ha vissuto per circa trent'anni oscillando tra il paradiso e l'inferno. L'inferno era quello della schizofrenia paranoica che ha trasformato la naturale stravaganza di Nash in un'incubo durato circa trent'anni tra deliranti allucinazioni e un inquietante distacco emotivo dal mondo esterno. 
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