ALAN TURING

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ALAN TURING

• 1912-1954
• Linventore del calcolatore odierno

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Lattività di Turing si può suddividere in tre
fasi

• Linvenzione della macchina di Turing
• La violazione di Enigma
• Lintroduzione dellintelligenza artificiale

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La macchina universale di Turing

• Turing immaginò una "macchina" o "automa" -
  esistente unicamente a livello teorico - con la
  quale dimostrò formalmente la possibilità di
  eseguire qualsiasi algoritmo.

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• La prima questione che si pose consisteva nel
  precisare linsieme di azioni elementari che
  compiamo quando eseguiamo un calcolo (cioè un
  algoritmo).
• Dimostrata l'esistenza di algoritmi per
  effettuare le operazione matematiche
  fondamentali, la seconda questione da risolvere
  consisteva nel precisare l'occorrente per
  sviluppare la sequenza di operazioni previste...
• Cioè,Turing doveva definire una macchina in
  grado di eseguire gli algoritmi trovati

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• Quello che voleva fare può sembrare simile ad una
  calcolatricema cè unimportante differenza!
• le calcolatrici riescono ad eseguire un certo
  numero di operazioni ma non possono essere
  programmate
• Turing,invece,voleva realizzare una macchina
  programmabilecioè una macchina che,sulla base
  di un algoritmo, (ad esempio,quello per trovare
  il MCD di due numeri),una volta ricevuto un certo
  input (nel nostro caso,due numeri ),calcolasse i
  risultati (nel nostro caso,il massimo comun
  divisore dei due numeri).

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Il calcolatore universale

• L'idea fondamentale alla base del calcolatore
  programmabile (elaboratore o computer), è che
  qualsiasi tipo di computazione consiste nella
  manipolazione di simboli (ne bastano solo 2 come
  nei calcolatori digitali) seguendo un'insieme di
  regole (algoritmo). Con questo modello nasce
  l'idea di "calcolatore universale".

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• Una macchina o automa di Turing è definita da un
  insieme di regole che definiscono il
  comportamento della macchina su un nastro di
  Input-Output (lettura e scrittura).
• Il nastro può essere immaginato come una sottile
  striscia di carta divisa in quadratini dette
  celle e di lunghezza adeguata per eseguire
  qualsiasi algoritmo.
• Ogni cella contiene un simbolo oppure è vuota.
  L'automa utilizza una testina che si sposta lungo
  il nastro leggendo, scrivendo oppure cancellando
  simboli nelle celle del nastro.

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• La macchina analizza il nastro, una cella alla
  volta, iniziando dalla cella che contiene il
  simbolo più a sinistra nel nastro.
• una macchina di Turing puo' essere immaginata
  come una sorta di registratore a nastro con una
  testina di lettura, scrittura e cancellazione.
• La testina possiede un indicatore che determina,
  per ogni passaggio di calcolo, lo stato specifico
  in cui la macchina si trova mentre sta leggendo
  il simbolo che corrisponde alla particolare cella
  del nastro sul quale è posizionata

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Il software

• Definita la macchina, devono essere
  specificate le regole lequivalente del moderno
  software che indichino che cosa fare in
  corrispondenza della combinazione di stati e di
  simboli letti sul nastro.

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In generale, un automa di Turing deve poter
effettuare le seguenti operazioni

• conservare la memoria del suo stato interno
• leggere il simbolo scritto in una cella
• sovrascrivere o cancellare il simbolo scritto in
  una cella
• scorrere il nastro cella dopo cella, verso destra
  o verso sinistra
• non fare alcuna operazione.

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• Per dare ragione dell'universalità della
  macchina di Turing, occorrerebbe mostrare come
  effettuare le 4 operazioni fondamentali
  (addizione, sottrazione, moltiplicazione e
  divisione) in quanto tutte le altre sono
  riducibili a queste.
• Turing non costruì materialmente la sua
  "macchina universale". Infatti, per quanto
  tecnicamente realizzabile, il meccanismo
  (elettromeccanico) sarebbe stato lento e poco
  affidabile per impieghi pratici.

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ENIGMA

• Quasi tutte le comunicazioni tedesche durante
  la seconda guerra mondiale venivano criptate con
  una macchina di cifra chiamata Enigma. Questa
  macchina è una rappresentante di una classe di
  cifrari a rotore, utilizzati fino
  all'introduzione di cifrari elettronici e
  microelettronici che hanno sconvolto e
  trasformato il mondo della crittografia.

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• Turing diresse il direttore di un progetto
  militare inglese denominato in codice "Ultra",
  per intercettare e decodificare i messaggi
  cifrati tedeschi generati dalla macchina Enigma,
  considerata inespugnabile dal Reich.
• inizialmentelanalisi e la decifrazione dei
  messaggi avvengono manualmente, ma ciò si rivela
  molto inefficiente (anche perché la chiave usata
  dai tedeschi cambia ogni otto ore).

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• Per forzare l'Enigma ,Turing, per conto del
  governo inglese, si servì di gigantesche macchine
  chiamate Colossi, che possono considerarsi i
  precursori dei moderni calcolatori elettronici.
• Grazie ad essi Turing riuscì a raggiungere il suo
  obiettivo ed i tedeschi sapranno di essere stati
  craccati soltanto alla fine della guerra.

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Il test di Turing

• E un criterio per stabilire se una macchina
  può dirsi pensante.
• Nasce dalla sua convinzione che,prima o poi,le
  macchine sarebbero state in grado di essere
  programmate per imitare qualunque pensiero umano
  esprimibile in un linguaggio.

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A grandi linee, il criterio dice

• Allestiamo due "terminali" dotati di tastiera e
  monitor (anche se nell'originale c'era una
  telescrivente. I CRT sono poteriori)
• Sistemiamo, "dall'altra parte" del primo
  terminale la 'macchina', e "dall'altra parte" del
  secondo, un operatore umano (che non sa che
  dallaltra parte cè una macchina).
• Se, in un tempo ragionevole, l'operatore non
  riesce a capire che dallaltra parte cè una
  machina, la macchina pensa.

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La gara

• Hugh Loebner diede lavvio ad una gara,che
  continua tuttora,per mettere alla prova il test
  di Turing.
• Ogni anno sono in palio 2000 dollari e una
  medaglia doro per il migliore programma le cui
  risposte siano valutate indistinguibili rispetto
  a quelle di un essere umano.