Ricerca su Alan Turing: tra genialità e fragilità, Ricerche di Informatica. Università non definita
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Ricerca su Alan Turing: tra genialità e fragilità, Ricerche di Informatica. Università non definita

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Elaborato sulla vita e l'operato di un uomo al quale si vuole rendere omaggio, al quale si deve il merito di aver accorciato la durata del Secondo Conflitto Mondiale, salvando milioni di vite.
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Alan Turing: tra genialità e fragilità

a cura di: Bernardino Emanuele Tricase

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Indice Generale Introduzione..................................................................................................2 1. Chi era e i suoi primi anni........................................................................3 2. Durante il secondo conflitto mondiale.....................................................4 3. La macchina Enigma e la sua sconfitta1..................................................6 4. La carriera post-bellica...........................................................................10 5. La disgrazia............................................................................................11 5. Altri risultati ..........................................................................................12 6. Ai giorni nostri........................................................................................12 Note............................................................................................................14

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Introduzione

Alan Turing (Londra, 23 giugno 1912 – Wilmslow, 7 giugno 1954) è conosciuto

soprattutto per aver decifrato il codice di criptazione di Enigma, la potente macchina per le

comunicazioni militari utilizzata dai nazisti durante la Seconda Guerra Mondiale. A lui viene

riconosciuto il merito di aver contribuito alla fine della Grande Guerra.

Il suo contributo scientifico in ambito militare e matematico è stato notevole: i primi studi

sull'intelligenza artificiale, la creazione del primo calcolatore moderno e innumerevoli

pubblicazioni a carattere scientifico. Eppure nonostante questo a causa del suo delicato

ruolo nella sicurezza nazionale, fu costretto a lavorare per anni senza che le sue

importanti scoperte venissero divulgate e quindi condivise con il mondo accademico

internazionale.

La genialità di Alan Turing per anni ha sofferto dell'ostracismo che nell'Inghilterra degli

anni '50 subivano gli omosessuali, considerati dei veri e propri criminali.

Questo lavoro ha l'intento di rendere onore alla memoria e alle opere di Alan Turing,

uno scienziato che ancora oggi è riconosciuto come una delle prime autorità mondiali nel

settore informatico.

Bernardino Emanuele Tricase

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1. Chi era e i suoi primi anni

Alan Turing è stato un matematico, logico e uno

dei più brillanti crittografi del Regno Unito. Grazie al

suo contributo scientifico e agli studi sulla decidibilità

implementati poi sulla macchina di Turing, è stato

possibile dare un sostanziale sviluppo alla disciplina

dell'informatica, fino alla creazione dei moderni sistemi

di calcolo.

Già negli anni trenta, Turing poteva vantare un ampio percorso di studi che spaziava

dalle scienze sperimentali alla chimica, dalla matematica all'intelligenza artificiale, di cui ne

è considerato a giusto titolo il padre.

A soli 19 anni, ottiene una borsa di studio al King's College di 80 sterline l'anno, in un

periodo in cui il sussidio di disoccupazione di un adulto raggiungeva a malapena le 40

sterline l'anno e il salario di un operaio specializzato le 140. A ciò si aggiungevano le 50

sterline annue erogate dalla Public School di Londra, più un premio Reale per la

Matematica. Traguardo davvero importante per un ragazzo da sempre considerato

stravagante e poco sveglio.

A soli 24 anni, ottiene un notevole prestigio dalla comunità scientifica grazie alla

pubblicazione dell'articolo “On computable numbers with an application to Entscheidung

problem” (trad. “Sui numeri calcolabili con una applicazione al problema della scelta”), in

cui descrive la famosa macchina di Turing, utilizzata per risolvere il problema della

Decidibilità lasciato aperto dalle recenti pubblicazioni di Godel.

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2. Durante il secondo conflitto mondiale

Durante la Seconda Guerra Mondiale Turing lavorò al

Bletchley Park, il principale centro di crittoanalisi del Regno

Unito, che in quel periodo era fortemente impegnato nel

decifrare i messaggi scambiati dai diplomatici e i militari delle

Potenze dell’Asse. Turing ideò una serie di tecniche per violare i

cifrari tedeschi, incluso il metodo della bomba, una macchina

elettromeccanica, chiamata per l'appunto Bomba, in grado di

decodificare codici creati mediante la macchina Enigma.

Ma il risultato più importante fu la decrittazione del codice sviluppato dalla macchina

Enigma che veniva impiegato dai sommergibili tedeschi: i temibili U-boat che dominavano

nell'Oceano Atlantico. L'ingresso in guerra degli americani e della loro straordinaria

potenza industriale e tecnologica muta anche i destini della guerra dei cifrari. Turing infatti

viene inviato negli Stati Uniti per studiare la possibilità di realizzare nuove e più potenti

"bombe" e per partecipare alla progettazione di un calcolatore elettronico.

Queste esperienze torneranno utili nel 1944 quando egli sarà impegnato nella

costruzione di un elegante ed efficace dispositivo elettronico per il disturbo delle

trasmissioni e nell'utilizzo delle macchine elettroniche "Lorenz" sempre impiegate nella

decrittazione. Indipendentemente dall'andamento della guerra Turing persegue con

tenacia l'attuazione di un proprio programma per la progettazione, sviluppo e costruzione

di una macchina computazionale elettronica. La tenacia verrà premiata ottenendo

l'ingresso nel 1945 al National Phisical Laboratory di Teddington dove porterà a termine la

costruzione dell'ACE - Automatic Calculating Engine, che segue di un anno la costruzione

del celebre EDVAC di von Neumann.

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Rispetto a quest'ultima l'ACE di Turing presenta notevoli innovazioni, non si limita al

solo calcolo aritmetico ma ha la novità che il software è ben distinto dall'hardware e quindi

diviene modificabile senza interventi ingegneristici.

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3. La macchina Enigma e la sua sconfitta1

La macchina Enigma era un dispositivo

elettromeccanico molto simile ad una macchina da

scrivere. Era costituita da una tastiera e da un tabellone

luminoso di 26 lettere, tre rotori o scambiatori montati su

assi, uno per ciascuno rotore, con 26 possibili posizioni.

Ed una plugboard (pannello con spinotti) installata fra la

tastiera ed il primo rotore, il cui compito era quello di

effettuare una prima sostituzione di lettera in funzione del modo in cui venivano disposti gli

spinotti per lo scambio delle lettere.

Il processo fisico della cifratura era relativamente semplice. Innanzitutto, l'emittente

disponeva gli spinotti per lo scambio delle lettere ed i rotori nella posizione di produzione

vigente in quel momento e specificata in un libro di chiavi di cifratura. In seguito l'operatore

digitava la prima lettera del messaggio in chiaro e la macchina, in modo automatico,

generava una lettera alternativa che appariva nel tabellone luminoso che rappresentava la

prima lettera del messaggio cifrato. Una volta terminato questo processo, il primo

scambiatore effettuava una rotazione che lo faceva slittare alla posizione successiva delle

26 possibili.

Grazie alla diversa posizione dello scambiatore quindi, l'emittente introduceva la

seconda lettera, continuando il processo fino al termine del messaggio. Per decodificare il

messaggio bastava introdurre i caratteri cifrati in un'altra macchina Enigma, a condizione

però che i parametri di quest'ultima, fossero uguali a quelli della macchina che aveva

generato la cifratura.

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Nell'immagine seguente viene mostrato un esempio semplificato a 3 lettere del

funzionamento dei 3 rotori:

Dato che in realtà ogni scambiatore era in grado di realizzare 26 diverse cifrature, il

sistema riusciva a realizzare realizzare 17.576 possibili combinazioni (26x26x26). In

aggiunta ai tre rotori, Enigma disponeva anche di una plugboard situata fra il primo

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scambiatore e la tastiera che consentiva nei modelli standard a sei cavi, di sostituire fino a

sei coppie di lettere, ottenendo così 100.391.791.500 disposizioni2 possibili. Di

conseguenza moltiplicando le combinazioni dei tre rotatori, le loro 6 possibili combinazioni

di posizioni e le disposizioni dei sei cavi, si ottengono 10.586.916.764.424.000

combinazioni diverse.

Ecco come sarebbe apparsa la macchina Enigma semplificata a 3 lettere:

Quando gli inglesi presero in mano il progetto di decifrare il codice tedesco, che

inizialmente era in mano agli scienziati polacchi, utilizzarono subito l'approccio di Turing,

già autorità mondiale nell'inesplorata informatica, che insieme all'equipe di Bletchley Park

si rivelarono la chiave per la decifrazione dell'Enigma che nel frattempo aveva avuto dei

miglioramenti (da tre rotori era passato a sei).

Grazie al lavoro dello spionaggio, gli inglesi erano riusciti a sapere che i tedeschi

avevano l'abitudine di trasmettere al fronte tutti i giorni alle 6 del pomeriggio, un

messaggio codificato sulle condizioni meteorologiche. Dunque, erano a ragione sicuri che

un messaggio, intercettato pochi minuti dopo tale ora, contenesse la versione cifrata di

parole come "clima" o "pioggia". Turing ideò un sistema elettrico, che permetteva di

riprodurre le 1.054.650 combinazioni possibili per ordine di posizione dei tre rotori, in un

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arco di tempo inferiore alle cinque ore. Questo sistema era alimentato con le parole cifrate

che, per la lunghezza dei caratteri ed altri indizi, potevano corrispondere a frammenti di

testo piano come, per esempio, quelli appena citati. Durante il processo di raffinamento

delle macchine analitiche menzionate, l'equipe di Bletchley Park riuscì a sviluppare il

primo prototipo di computer moderno della storia, battezzato Colossus.

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4. La carriera post-bellica

Terminato il conflitto i servizi segreti britannici pongono il veto a Turing di non

divulgare i risultati e i progressi delle sue ricerche iniziate durante il periodo bellico,

impedendogli di fatto di ricevere i premi ed i riconoscimenti in ambito scientifico che

giustamente avrebbe meritato.

Nel frattempo i suoi interessi scientifici ritornano agli amori giovanili: la chimica e la

biologia. Sarà proprio quest'ultima a intrigare e interessare il logico britannico, come già

accadde per altri fisici e matematici di rilievo internazionale: Erwin Schrödinger, John von

Neumann, Stan Ulam solo per citare i più famosi. In particolare Turing, in anticipo di

almeno un decennio sulle ricerche pionieristiche degli anni cinquanta riguardanti

l'Intelligenza Artificiale, è affascinato dalla possibilità di simulare per via computazionale

alcune facoltà cerebrali umane.

Nel 1949 Alan Turing viene nominato direttore del Computing Laboratory

dell'Università di Manchester, ottenendo l'incarico di sovrintendere alla costruzione del

computer con la più potente memoria del mondo dell'epoca, il MADAM (Manchester

Automatic Digital Machine). Questo incarico lo proietta ai vertici mondiali della nascente

informatica alla giovane età di 37 anni.

La stimolante ma un poco periferica Università di Manchester gli fornisce la

necessaria calma e tranquillità per porre mano ad un progetto che gli sta a cuore:

individuare un criterio per poter stabilire, con una certa ragionevolezza, se una macchina

"pensa". L'articolo Computing Machinery and Intelligence apparso nel 1950 contiene,

infatti, il famoso test di Turing che rappresenta la risposta a questa esigenza. Il culmine

della sua attività lo raggiunge proprio nel 1950, anticipando di vent'anni i concetti di

algebra computazionale ed informatica teorica elaborati poi nel periodo della nascita dei

computer moderni. Turing era convinto che entro l'anno 2000 sarebbero state create delle

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macchine in grado di replicare la mente umana, lavorò quindi alacremente creando

algoritmi e programmi per il MADAM, partecipò alla stesura del manuale operativo e ne

divenne uno dei principali fruitori.

5. La disgrazia

Nel 1952, due anni prima di morire suicida per avvelenamento da cianuro il 7 giugno

1954, Alan Turing fu processato per omosessualità, allora considerato un reato nel Regno

Unito e fu condannato a un anno di trattamento con ormoni femminili (castrazione

chimica). Ciò comportò per Turing la perdita del suo nulla osta di sicurezza e non fu più in

grado di continuare il suo lavoro.

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5. Altri risultati

Oltre a coltivare gli interessi accademici, divenne

membro del Walton Athletic Club e vinse alcune

gare di corsa, partecipando alle Olimpiadi di

Londra del 1948, raggiungendo il record

personale di 2 ore 46 minuti e 11 secondi nella

maratona, solo 11 minuti in più rispetto al

campione olimpico. Si laureò con il massimo dei voti e vinse il premio Smith del King's

Collage. Inoltre fu insignito di due onorificenze: l'appartenenza alla Royal Society e il titolo

di ufficiale dell'Ordine dell' Impero Britannico.

6. Ai giorni nostri

Nel 2009 il primo ministro britannico Gordon Brown

rese una dichiarazione di scuse ufficiali, dopo una

lunga battaglia condotta anche sulla rete, per il

trattamento riservato ad Alan Turing a causa della

sua omosessualità. Per molti però non è sufficiente:

numerosi scienziati sono scesi in campo per

ottenere la grazia postuma per l'eroe britannico che

ha ridotto la durata del conflitto.

Il Premio Turing, in nome di Alan Turing, è oggi considerato uno dei massimi

riconoscimenti in informatica ed è anche indicato come il Premio Nobel dell’Informatica.

Intel e Google sono due sponsor del premio. Proprio quest'ultima, in occasione del

centenario della nascita dello scienziato, ha personalizzato il famoso motore di ricerca con

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un Doodle, cioè con un mini-gioco basato sul funzionamento della macchina di Turing, per

la trasmissione della parola "Google" in codice binario.

Rimangono le intuizioni e l’indiscusso genio di un grande uomo che ha dato molto

all’informatica ma che non è stato ripagato con la stessa moneta dall’opinione pubblica; un

personaggio di tal calibro ai giorni nostri avrebbe sicuramente dettato legge nel settore e

dato grande filo da torcere ad informatici da strapazzo e visionari dell’ultima ora.

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Note

1. Tratto dal libro "Matematici, spie e pirati informatici – Decodifica e crittografia", edito

da RBA Italia S.r.l.

2. Quante chiavi addizionali forniva il cablaggio, un'aggiunta apparentemente banale?

Bisogna considerare il numero di modi per collegare sei coppie di lettere scelte fra

un gruppo di 26. In generale, il numero di possibili trasformazioni di n coppie di

lettere di un alfabeto di N caratteri è determinato dalla formula seguente: N !

(N−2n) !n !⋅2n

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Scritto da:

Bernardino Emanuele Tricase

e-mail: [email protected] cellulare: 3293725900

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