Вторая мировая война и машина Энигма
Министерство образования и науки Российской Федерации
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
«Московский педагогический государственный университет»
Математический факультет
Кафедра теории и методики обучения информатике
Алан Тьюринг. Исторические предпосылки развития вычислительных машин и искусственного интеллекта
Реферат
Образование и педагогические науки
Теория и методика обучения и воспитания (информатика)
Дисциплина: История и философия науки (модуль Философия науки)
Выполнил:
Аспирант 1 курса
Математического факультета
Тарапата В.В.
Проверил:
Заведующий кафедры теории и методики обучения информатике,
доктор педагогических наук, доцент
Босова Л.Л.
Москва
2018
Оглавление
Введение. 3
Глава 1. Алан Мэтисон Тьюринг. Биография. 4
§1. Ранние и университетские годы.. 4
§2. Вторая мировая война и машина Энигма. 5
§3. Вклад в науку. 5
§4. Последние годы жизни. 6
Глава 2. Постановка проблемы о мышлении в вычислительных машинах. 8
§1. Игра в имитацию. Первоначальная постановка вопроса и ее изменение. 8
§2. Машины, задействованные в игре. Цифровые компьютеры и их универсальность. 9
Глава 3. Противоположные точки зрения на основной вопрос. 12
Глава 4. Обучаемые машины.. 18
Глава 5. Современное состояние научных изысканий в области искусственного интеллекта и машинного обучения. 22
|
|
|
Заключение. 30
Введение
В своей знаменитой статье «Вычислительные машины и разум»[1] Алан Тьюринг решил задать первоначальный вопрос: «Могут ли вычислительные машины мыслить?». Причем вопрос, сама его постановка, не удовлетворяют автора уже в первой итерации. В самом деле, что есть разум, какова его локализация, и как определить сам процесс мышления? Что считать сознанием и мыслями? Может быть, человек просто не готов «поверить» в мыслительный процесс машины или нам «удобно» считать себя венцом творения, единственным разумным и сознательным существом.
На эти вопросы в своей статье Тьюринг и ищет ответы, предлагая читателю, в некоторой мере, самому для себя решить, возможны ли мыслительные процессы в вычислительной машине, способна ли она к умозаключениям. Наконец, сможет ли машина сыграть в имитацию человека.
Актуальность выбранной темы обуславливается развитием автоматизированных самообучающихся систем и движении информационных технологий к реализации полноценного искусственного интеллекта, главным критерием создания которого, по сути, является возможность организации самосознания вычислительной машины. Основания к осмыслению и дальнейшему разрешению этой проблемы были высказаны Аланом Тьюрингом в постановке первоначального вопроса.
|
|
|
В школьной программе тема «Основы искусственного интеллекта» включена в углубленный курс информатики старшей школы [1] – основная часть реферата станет гармоничным дополнением к теоретической части рассматриваемого вопроса.
Глава 1. Алан Мэтисон Тьюринг. Биография
Ранние и университетские годы
Алан Мэтисон Тьюринг появился на свет в Лондоне 23 июня 1912 года. Его отец Юлиус Тьюринг являлся колониальным чиновником, несшим гражданскую службу в Индии. Там он познакомился и обвенчался с мамой Алана – Этель Сарой. Родители постоянно проживали в Индии, а дети (Алан и Джон, его старший брат) обучались в частных домах Англии, где получали строгое воспитание. Свои способности к точным наукам Алан проявил во время пикника. Чтобы заслужить одобрение отца, мальчик путем нехитрых умозаключений сумел найти дикий мед. Для этого он проследил линии, по которым летали пчелы, и направление их полетов. Затем, умственно продлив эти линии, нашел их точку пересечения, где обнаружил дупло с медом.
Увлечение Тьюринга математикой не нашло особой поддержки среди учителей Шерборнской школы, где уделяли больше внимания гуманитарным наукам. Директор школы писал родителям: «Я надеюсь, что он не будет пытаться усидеть на двух стульях разом. Если он намеревается остаться в частной школе, то он должен стремиться к получению «образования». Если же он собирается быть исключительно «научным специалистом», то частная школа для него – пустая трата времени».
|
|
|
В 1928 году, в возрасте 16 лет, Тьюринг ознакомился с работой Эйнштейна, в которой ему удалось разобраться до такой степени, что он смог догадаться из текста о сомнениях Эйнштейна относительно выполнимости Законов Ньютона, которые не были высказаны в статье в явном виде. [11]
В 1931 году в качестве математического стипендиата юноша продолжил обучение в Королевском колледже Кембриджского университета. По его окончании защитил диссертацию о центральной предельной теореме вероятности, которую переоткрыл, не догадываясь о существовании аналогичной предшествующей работы. В учебном заведении Алан состоял в Научном обществе колледжа, его дипломная работа была удостоена специальной премии. Это дало юноше возможность получать неплохую стипендию и продолжать самореализацию в области точных наук. [12]
|
|
|
В 1936 году вышла работа Тьюринга «О вычислимых числах», в тексте которой Алан ввел понятие универсальной машины (позднее она названа машиной Тьюринга). Машина Тьюринга вычисляла все, что только возможно, концепция современного персонального компьютера базируется на проекте, разработанном Тьюрингом.
Затем Тьюринг сосредоточился на изучении математики и криптологии на базе Института перспективных исследований в городе Принстоне, штат Нью-Джерси. После защиты докторской диссертации в Принстонском университете в 1938 году молодой ученый вернулся в Кембридж, где устроился на работу на неполный рабочий день в Центр правительственной связи – британскую правительственную организацию, которая работала над взломом шифров.
Вторая мировая война и машина Энигма
Во время Второй мировой войны Тьюринг стал ведущим участником расшифровки шифров немцев. Он работал в BletchleyPark[2], на станции военного времени GCCS, где совершил пять крупных открытий в сфере криптоанализа, включая разработку электромеханического устройства, используемого в целях расшифровки сигналов шифровальной машины Германии «Enigma».
Вклад Тьюринга в процесс взлома кодов этим не ограничился: Алан также написал две статьи о математических подходах к дешифровке кода, которые считаются стратегически важными активами Кодекса и школы Cypher (позже известной как штаб-квартира правительства). Центр правительственной связи только в апреле 2012 года опубликовал эти разработки в Национальном архиве Соединенного Королевства Великобритании.
К концу войны Тьюринг переехал в Лондон, где работал в Национальной физической лаборатории. Среди заметных вкладов Алана в науку за период работы там стоит отметить то, что Тьюринг руководил проектированием автоматического вычислительного механизма и, в конечном итоге, разработал новаторский план компьютера с соответствующими программными продуктами.
Вклад в науку
При работе над усовершенствованием манчестерской машины Тьюринг написал первое руководство по программированию. Кроме того, Тьюрингом было придумано еще одно новшество. В машине «Марк-1» использовался 5-битный код для представления команды, причем каждая команда содержала 4 таких кода, то есть 20 бит. С целью облегчения программирования Тьюринг предложил поставить в соответствие каждому 5-битному коду определенный символ из набора 32 знаков (25) – почислу возможных комбинаций. Символы, которые, по Тьюрингу, соответствовали пятизначному двоичному коду, содержали цифры, буквы и знаки препинания, имеющиеся на стандартной клавиатуре телепринтера. Например, символ «/» (косая черта) был обозначен как 00000, буква «R» – 01010 и т. д. В дальнейшем, как известно, символы компьютеров, в том числе и современных персональных, стали занимать 8-битный код (байт), поэтому их число может достигать 256 различных знаков (28).
В то же время Тьюринг продолжал работать над более абстрактными математическими задачами. В конце 1940-х гг. Тьюринг занялся проблемой «мыслящих» машин, машинного интеллекта – тем,что к настоящему времени сформировалась в целое направление под названием «Искусственный интеллект».
Первая статья Тьюринга по этой проблеме – «IntelligentMachinery» – в форме отчета Национальной физической лаборатории вышла в 1948 г., а затем в 1950 г. в английском философском журнале Mind была опубликована его основополагающая статья «ComputingMachineryandIntelligence». В русском переводе она вышла под названием «Может ли машина мыслить?». В этой работе Тьюринг предположил, что вместо того, чтобы пытаться создать программу, симулирующую разум взрослого человека, намного проще было бы начать с разума ребенка, а затем обучать его.
В качестве критерия оценки мыслительной деятельности машины Тьюринг предложил использовать ее действия в процессе «игры в имитацию» (imitationgame). Эта «игра» в дальнейшем получила название теста Тьюринга. Позже стали применять упрощенную форму теста, в которой выясняется, может ли человек, общаясь в аналогичной ситуации с неким собеседником, определить, общается он с другим человеком или же с искусственным устройством.
Тьюринг предсказал, что компьютеры в конечном счете пройдут его тест. Он считал, что к 2000 г. компьютер с памятью 1 миллиард бит (ок. 119 МБ) в ходе 5-минутного теста сможет обмануть судей в 30% случаев. Это предсказание сбылось в 2014 г. [13]
Последние годы жизни
Английский математик, продолжавший после войны сотрудничество с разведкой, был привлечен к новому заданию: расшифровке советских кодов. В этот момент судьба сыграла с Тьюрингом злую шутку. Однажды его дом ограбили. В оставленной вором записке было предостережение о крайней нежелательности обращения в полицию, но возмущенный Алан Тьюринг сразу же позвонил в участок. В процессе расследования выяснилось, что грабителем являлся один из друзей любовника Алана. В процессе дачи показаний Тьюрингу пришлось признаться в своей нетрадиционной ориентации, что в те годы в Англии было уголовно наказуемо. Громкий судебный процесс над известным ученым продолжался достаточно долго. Ему было предложено либо двухлетнее тюремное содержание, либо гормональная терапия, избавляющая от полового влечения. Алан Тьюринг выбрал второе. В результате лечения мощнейшими препаратами, длившегося на протяжении года, у Тьюринга развилась импотенция, а также гинекомастия (увеличение груди). Уголовно преследуемый Алан был отстранен от секретной работы. К тому же у британцев существовали опасения, что гомосексуалисты могут вербоваться советскими шпионами. Ученого в шпионаже не обвинили, но запретили обсуждать свою работу в Блетчли-Парке.
История Алана Тьюринга печальна до глубины души: математического гения уволили со службы и запретили преподавать. Его репутация была окончательно испорчена. В 41 год молодой мужчина оказался выброшенным за борт привычного ритма жизни, оставшись без любимой работы, с надломленной психикой и разрушенным здоровьем. В 1954 году Алан Тьюринг, биография которого и сегодня волнует умы многих людей, был найден мертвым в собственном доме, а на тумбочке возле кровати лежало надкушенное яблоко. Как позже выяснилось, оно было начинено цианидом. Так Алан воссоздал сцену из своей любимой сказки «Белоснежка» 1937 года. По некоторым сведениям, именно поэтому фрукт стал эмблемой известной на весь мир компьютерной фирмы «Эппл». К тому же яблоко является библейским символом познания греха. Официальная версия гибели талантливого математика – самоубийство. Мать Алана считала, что отравление произошло случайно, ведь Алан всегда неосторожно работал с химикатами. Имеет место версия, что Тьюринг сознательно выбрал такой способ ухода из жизни, чтобы дать возможность матери не верить в самоубийство.
Дата добавления: 2018-06-27; просмотров: 234; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!