Computerpioniers: Alan Turing

De ontwikkeling van de computer is een lange weg geweest, een proces waar veel mensen hun eigen onmisbare bijdrage aan geleverd hebben. Onze moderne computer heeft veel te danken aan dit pionierswerk dat door velen is verricht. Belangrijke stappen werden gezet door Alan Turing die de blauwdruk van de moderne computer leverde.

Alan Turing en het beslissingsprobleem

Alan Mathison Turing werd in Londen op 23 juni 1912 geboren. Alan Turing bezocht de Universiteit van Cambridge (Verenigd Koninkrijk) waar hij kwantummechanica ging studeren. Tijdens, maar ook ná de studie hield Turing zich met allerlei wiskundige problemen bezig. Bijvoorbeeld met logische vraagstukken. Hij maakte kennis met het Entscheidungsproblem (Duits: beslissingsprobleem). Na bestudering hiervan publiceerde Turing zijn beroemde artikel On Computable Numbers, with an Application to the Entscheidungsproblem. Het beslissingsprobleem draait in essentie om de vraag of er een algoritme (hier: reeks instructies) is om te beslissen of een wiskundige formule een bewijs heeft of niet.

Turing Machine

Dit artikel zou de basis zijn van de beroemde Turingmachine, feitelijk als een soort gedachte-experiment onder de naam Logical Computing Machine geïntroduceerd. De Turingmachine is geen echte machine, het is een model van berekening en berekenbaarheid. In de basis is een Turingmachine een erg eenvoudig mechanisme waarmee in kleine stapjes symbolen gemanipuleerd worden. De Turingmachine kan in één stap twee verschillende waarden aanpassen. Niet meer. Met dit mechanisme kun je alle mogelijke berekeningen uitvoeren, hoewel je misschien wel héél veel kleine stapjes moet zetten. De hoeveelheid kleine stapjes is dus niet belangrijk. Wat de Turingmachine aantoont is dat iets kán of juist niet. Als je het goed bekijkt, leverde Turing met zijn werk een op dat moment nog onbekende blauwdruk van de moderne computer.

Princeton

Na zijn periode in Cambridge vertrok Alan Turing naar de Verenigde Staten, waar hij ging werken aan de universiteit van Princeton. Hier maakt hij kennis met John von Neumann, die de grondlegger was van de 'von Neumann-architectuur'. Von Neumann had deze ontworpen voor elektronische rekenmachines, maar deze architectuur bleek later ook uitstekend toepasbaar op computers. De Von Neumann-architectuur voorziet erin dat je in computers verschillende onderdelen aantreft: een processor, een controle-eenheid, een geheugen, een input- en outputeenheid. Alles wordt hierin binair opgeslagen.
Met de kennis die het werk van Von Neumann leverde kon Turing zijn Turing Machine vervolmaken.

Turing-compleet

Om te beoordelen of een machine een echte computer is, kun je vaststellen of deze Turing-compleet is. Ofwel: is het mogelijk met zo'n apparaat alle mogelijke berekeningen uit te voeren? Als het antwoord hierop een eenduidig 'ja' is, dan is de machine Turing-compleet. Het is overigens heel goed mogelijk dat het programma dat je voor deze computer schrijft er héél lang over doet om de goede uitkomst te produceren, maar dat is niet belangrijk, het gaat om het principe. Je hoort ook wel de term Turing-volledig gebruiken in plaats van Turing-compleet. Voor de volledigheid: als een bepaalde berekening alleen onder voorwaarden kan worden uitgevoerd of er komt geen eenduidig 'ja' maar in plaats daarvan 'nee', of 'soms' dan is het apparaat dus niet Turing-compleet.
Alle moderne computers zijn dat wél.

Tweede Wereldoorlog

Toen de Tweede Wereldoorlog uitbrak kwam Turing weer naar het Verenigd Koninkrijk en ging in het geheim aan de slag bij de decoderingdienst van het Britse leger (de Government Code and Cypher School). Turing had tot taak om codes van de Duitsers te kraken. De Duitsers hadden de Enigma bedacht, een bijzonder apparaat dat een tot dan toe onkraakbare code opleverde.

Overwinning

Het lukte Turing en zijn team uiteindelijk de Enigma-code te kraken. De overwinning op de code zou een belangrijke factor blijken in de uiteindelijke overwinning. De geallieerden konden dank zij de gekraakte Enigma-code de Duitse berichten lezen en zich dus beter voorbereiden.

Na de oorlog

Toen de oorlog was afgelopen ging Turing aan het werk aan de universiteit van Manchester. Hij was betrokken bij de bouw van de Automatic Computing Engine (afgekort: ACE). In 1947 formuleerde Turing een van de eerste computertalen: ACI (Abbreviated Code Instructions).

Onderscheidingen

Voor de inspanningen van Alan Turing tijdens de oorlog kreeg hij in 1945 de Order of the Britisch Empire. Voor de bijdragen die hij leverde aan de wiskunde werd hij gekozen tot Fellow of the Royal Society.

Val

In schrille tegenstellingen tot het briljante werk van Turing en zijn inspanningen voor het land werd hij in 1952 gearresteerd wegens, wat destijds genoemd werd, onfatsoen. Anders gezegd: wegens homoseksuele handelingen, wat tot 1967 in Engeland bij wet verboden was. Iemand die onwettige handelingen verrichte, dus een misdadiger was, vormde natuurlijk een veiligheidsrisico binnen de Britse geheime dienst, hij kende ook veel teveel staatsgeheimen. In 1954 pleegde Alan Turing zelfmoord.

Eerherstel

Een dikke vijftig jaar later waren verhoudingen en denkbeelden gelukkig drastisch veranderd en vond men toch dat Turing onheus behandeld was. Namens de regering kreeg Turing postuum excuses aangeboden.