تحقیق مقاله آلن تورینگ

"آلن تورینگ" (23 june 1912 -7june 1954)

کار ریاضی دان بریتانیایی آلن تورینگ به عنوان شالوده و اساس کامپیوتر مطرح است .تعریف تورینگ (1937-1936) از قابلیت محاسبه (محاسبه پذیری) به عنوان پارادایم جدید در علم مطرح است . بحث ها و استدلال های او که پیرامون ایجاد هوش مصنوعی مطرح کرده است از مشهورترین و مورد مراجعه ترین مقالات...... هستند این مقالات که از بهترین های او هستند ، نقش و تاثیری را در قالب نظریات به خوبی نشان می دهند . نتایج کارهای تورینگ در خلال جنگ جهانی دوم در زمینه رمزگشایی و هم با استفاده طراحی کامپیوترهای دیجیتال جنبه های کاربردی تری یافت . براستی عبارت تورینگ برای کامپیوتر یعنی {دستگاه محاسبه گر جهانی  واقعی } مرجعی برای عبارت {ماشین جهانی} وی در سال 1936نیز بوده است . ترکیب نظریه و کاربرد آن با یکدیگر که کار تورینگ با  هیچ طبقه بندی تعارف {محض} یا کاربری تناسب نبود . زندگی تورینگ آمیزه ای از تضاد ها و تقابل های بسیار است .جدای از انگیزه های اجتماعی و سیاسی ، او در زمانی که به عنوان یک فرد غیر سیاسی تصور می شد و به عنوان یک انسان غیر عادی ، غیر سیاسی و...... از هر گناهی شناخته می شد به گروه و اندیشه های متمایل شده بود که در سود بازیابی نقش سلطه جویانه anglo-american. در ارتباطات علمی با آلمان ها بودند.

موضوع ذهن :

از میان همه ی علایق متضاد و متفاوتی که تورینگ داشت ، یک چیز همواره ثابت بود و آن شیفتگی و علاقه ی بیش از حد تورینگ به .... توصیف فعالیت های ذهن در مورد مسایل علمی بود . مدل محاسباتی  را که تورینگ برای ذهن ترسیم کرد را می توان ظهور مجد د ماتر یالیسم در قرن بیستم به شمار اورد . به این دلیل که ماشین با حالت های گسسته را متناسب با توضیح حالت های ذهنی می دید . علاقه تورینگ به ماتریالیسم.... چندان اشکار نبود ، بلکه در نامه ای که در حدود سال 1932 به           hodges نوشت اشکار تر شد . در آن نامه به ماهیت ....... ماده اشاره شده بود که بعد ها ادینگتون را نیز تحت تاثیر قرار داد و در آن اراده به عنوان تاثیر فیزیکی ناحیه ای از مغز تعبیر شده بود . این علاقه پس از مطالعه و برسی اصول موضوعه ی {فن نویمان } از مکانیک کوانتوم و هم چنین مطالعه ی {اصول ریاضیات راسل } که ازآن منطق آموخت و نیز تاثیری که از سوال مطرح شده بوسیله ی{هیلبرت}مطرح شده بود اتفاق افتاد . این سوال بوسیله ی هیلبرت طرح شد اما از سال ..... بواسطه ی کشف کورت گودل یعنی پیمان تصمیم پذیری گزاره های ریاضی تغییر شکل یافت ، که به شرح زیر است:

" آیا روش یا روند همین و تعریف شده ای که در قضایای ریاضی به کار گرفته شود و شخص کند که اثبات پذیر هست یا نه وجود دارد"

از بادین سئوال در سخنرانی پاکس نیوتن ریاضیدان دانشگاه کمبریج عنوان {entscheidungs problem}آشنا شد دشواری این سئوال در این جا بود که یک تعریف بی چون و چرا از مفهوم الگوریتم یا روند حل مسئله طلب می کرد.

تورینگ جواب این سوال را در تعریف ماشین تورینگ بیان می کند تورینگ کنش یک انسان را در تعامل یک روش معین یا دستورالعمل و حالت های ذهن را در تعقیب زنجیره ای این ستورالعمل ها و روش های معین مدل کرد.

تعریف تورینگ ، پس از توضیح منطق دادن آمریکایی{Alonzo church} درباره " محاسبه پذیری موثر" منتشر شد . ولی به لحاظ مفهومی تورینگ تقدیم داشت گودل و چرچ پذیرفتند استدلال شهودی آشکاری را از اینکه چرا یک تعریف کار آمد است ارائه می کنند.

ماشین تورینگ ف مفهوم یک دستوالعمل یا روش را به گام های نخستین آن تقلیل می دهد (گام های نخستین یک روش را نمایان می کند اجزاء و عناصر این گام ها دل بخواهی هستند و امروزه از صورت بندی و فرمالیزهای معادل دیگر نیز استفاده می شود . نکته ی اساسی این است که این دستگاه می بایست توصیف های محدودی ( مثل جدول رثنای) را بپذیرد اما مجاز به استفاده از زمان نامحدود برای محاسبه است.تز چرچ از محاسبه پذیری موثر هر اندیشه ی طبیعی از آن مفهوم را در بر خواهد داشت و باب تازه ای را در پهنه ای از ریاضیات نوین " تصمیم برای حل مسائل گشود این کار پیامدهای وسیع تری را در بر خواهد داشت .مدل سازی جسارت آمیز تورینگ از حالت های ذهن منجر به ایجاد دیدگاه های جدیدی می شود که از آنها به علوم شناختی تعبیر می شود و اغلب چنین می پندارند که مدل سازی کامپیوتری اثر بر جسته ای از تکنولوژی را نمایش می دهد ولی به واقع مسیر تورینگ عکس این مسیر بود به جهت اینکه وجه قابل توجه و خیالی مقاله ی تورینگ یعنی همان تعبیر "جهانی" که برای ماشین تورینگ داشت منجر به ابداع کامپیوتر شد.

در تعریف تورینگ یک ماشین جهانی قادر است جدول رفتار و حرکات هر ماشین دیگر را بخواند و سپس اجرا کند.این نکته در توصیف تورینگ از اهمیت خاصی برخوردار بود که این دستورالعمل مثل هر شکل دیگر از داده ها ذخیره و خوانده می شود .این چیزی است که کامپیوتر های مدرن آن را انجام می دهند . دستورالعمل های برنامه های معادل و سازی با جدول های رفتار آن ها است. این نکته بسیار ضروری است که توصیف دستورالعمل ها شبیهه بقیه ی داده ها خوانده و ذخیره شود .اکنون مطالعه ی ماشین تورنگ بدون دسترسی به عادات فکری برنامه ریزی بسیار دشوار است و باید به خاطر داشت وقتی تورینگ اندیشه های خود را صورت بندی می کرد رایانه وجود نداشت.

تورینگ و ماشین ها

کار تورینگ مبتی بر پاسخ به سئوال هیلبرت بود و قصد داشت شیوه ی انجام روشمندی توسط یک انسان را مدل کند با این وجود تصور وجود دستگاهی تله پرینتر قابل توجه بود.نیومن در سال 1955 در تاکید بر اهمیت و جسارت آمیز بودن این نوآوری گفت " تورینگ اولین کسی بود که به تحلیل جامع اندیشه ی ماشین محاسبه گر پرداخت"

این مسئله در سال 1988 بوسیلهgandy. با نیت یک تاثیر" منفی " به نقد دیدگاه تورینگ پرداخت اما روایت نیومن به نفع تورینگ نمی بایست یکسره بی ارزش تلقی شود اما تورینگ مسلما شیفته ی ماشین هایی شده بود که بدست خود در سال های 1937-1939 مهندسی کرده بود.

churchنیز اندیشه ی ماشین های محاسبه گر را که در آن زمان رایج بود شفاف تر ساخت او هنگامی که با تورینگ در پریستون کار می کرد طی نامه ای به تورینگ معیاری را پیشنهاد می دهد که در آن رشته ی ارقام 0 و 1 امکان ساخت ماشین های محاسبه گر که فضا محدودی را اشغال می کند و با قطعاتی با اندازه های محدود کار می کند را میسر می سازد. این ماشین در صورت داشتن زمانی کافی قادر خواهد رشته های ارقام 0 و 1 را برای هر عدد دلخواهی بنویسد و به انجام عملیات بر روی آن ها بپردازد .اگر امکان کار برای مدت زمانی طولانی فراهم باشد باز هم ممکن است محدودیت های دیگری بر روی خصوصیات دستگاه تاثیر بگذارند ولی این محدودیت ها آن قدر آشکارا هستند که منجر به هیچ گونه کاستی در کارایی آن نخواهد شد.

یک انسان با یک قلم و کاغذ و یک دستوالعمل صریح می تواند به مثابه ی ماشین تورینگ باشد با این وجود نه تورینگ و نه چرچ هیچ یک نتوانستند مفهوم کلی ماشین محاسبه گر و اجزای آن را به درستی تحلیل کنند .تورینگ در سال 1939 از گزاره برلی تهز (church-turing) استفاده می کند .او از عبارت "مکانیکی به طور محض" بدون هیچ تحلیلی بیشتری استفاده می کند و فقط در سال 1948 توضیح بیشتری را راجع به این موضوع ارائه می دهد.

این موضوع اخیرا توسطb.jcompeland .به مسئله ی مناقشه آمیزی تبدیل شده استchurchقابلیت محاسبه یا محاسبه پذیری را آنگونه در بالا نقل شد – که تصور می کرد همه دستگاه های دارای ویژگیهای که به آن اشاره شده باشند قابلیت محاسبه پذیری خواهند داشت را نا صحیح پنداشت.

او در جهت اثبات دوعای خویش اشاره به پیشگویی تورینگ در سال 1939 کرد که در آلن تورینگ یک تابع محاسبه ناپذیر است. این پیشگویی همانگونه که تورینگ تاکید کرده نمی تواند " یک ماشن" باشد زیر انجام مراحل محاسبات در آن به صورت غیر مکانیکی صورت می گیرد.

پیشگویی تورینگ در مورد ماشین محاسبه همان طور که گفته شد صرفا مکانیکی نیست این پیشگویی به تئوری گودل (godel) نیز مربوط است که نشان می دهد ذهن انسان فعالیتی فراتر از یک عمل مکانیکی را هنگام قضاوت راجع به صدق و کذب اظهاراتی که اثبات ناپذیر هستند انجام می دهد . تورینگ از این فرایند به عنوان شهود ذهنی یاد می کند این پیشگویی آنگونه کهnewman . آن را تغییر کرده است می تواند به عنوان مدلی شهودی در نظر گرفته شود اما تورینگ این سئوال را هم چنان قابل طرح نگاه داشت که این شهود چگونه می تواند واقعا تجسم گردد؟

او در این زمان قابل تحمل به محاسبه پذیر بودن همهی فعالیت های ذهنی نبود ان چنان که پس از 1945 بر این باور شد کار او در سال 1936 فعالیت ذهن  را در کاربرد یک روش یا روند تعیین مورد بررسی قرار داده بود .تورینگ می بایست دین شکل را قبل از آغاز پروژه هوش مصنوعی حل می نمود.

تصویر کردن آنچه تورینگ می پنداشت مستلزم این فرض بتوان با دقت کمیت های فیزیکی را اندازه گیری کرد چیزی که هیچ ماشینی قادر به انجام آن نیست بنابراین این سئوال همیشه برای تورینگ باقی ماند که آیا ماشین هایی قادر خواهند بود همانند ذهن عمل کنند.

تورینگ چیزی بر خلاف اظهاراتcopeland .در سال 1997 مبنی بر اینکه " از بیان عملیات هایی توسط ماشین ها انجام می شود ممکن است تعدادی از آنها بدون کمک ماشین ؛ بوسیله ی هیچ انسانی قابل انجام نباشد "پیشنهادی نکرد طبیعتا" شخصی بایستی بین سئوال تاریخی که تورینگ می اندیشید و صدق علمی تامل شود سئوال تورینگ یک سئوال جدی اما " بی پاسخ" است که آیا اشیاء واقعی فیزیکی الزاما خود موجب محاسبه پذیر شدن آن ها بوده اند امروزه نیازمند تحلیلی جامع تراز (اندازه محدود و معین) هستیم  gandyدر سال 1980 به نتایجی دست یافت که کاملا از نتایج.church پیروی می کرد اما اگر قید حالت محدودیت برای اجازه به یک ماشین با تعداد زیادی زیر مولفه های ساختاری در اندازه های کوچک تر و کوچک تر و کارایی سریع تر و سریع تر و بدون محدودیت تفسیر شود به آسانی می توان نشان داد ماشین تورینگ به مشگل محدودیت زمانی ناموفق می آید در هر جهان فرض ذکر چنین مثال هایی ممکن است .چنین مثال هایی نشان می دهد که فرضیه تورینگ – چرچ  دارای محتوای فیزیکی است "موثرترین بودن " هم معنی " انجام دادن " و ( کارآمدی ) است ( در مقابل فرضیه سازی و انگاره سازی ) بنابراین به یک کنش رئالیستی ارتباط دارد. از این رو قوانین فیزیکی پیروی می کند .محاسبات کوانتومی قبلا نشان داده است که تصویر کلاسیک از " عمل کردن " ناقص و نا تمام است.

ماهیت مکانیک کوانتوم ، به دلیل اصلی نا وضعیت ( نقض موضعیت) و " تقلیل" در (دقت اندازه گیری) بهم و اسرار آمیز است ، از این رو هنوز ممکن است چیز های زیادی برای دریافتن و آموختن وجود داشته باشد.

در سال های اخیر پن روز که چون تورینگ روی مسئله ی ذهن مشغول مطالعه است توجه خودداری این مسئله متمرکز کرده است.

ماشین کاربری تورینگ

شاید تعجب آور باشد که "تورینگ" در طی سال های 1939-1936 از مفهوم فیزیکی ماشین محاسبه گر از حیث علاقه ای که نسبت به مکانیک کوانتومی داشت منحنی به میان نیاورد البته شاید این اتفاق به خاطر شرایط زمان جنگ بوده باشد.در زمان جنگ تحقیقات تورینگ در مورد محاسبه ناپذیری ، به بحث هایی با ویتگنشستاین آغاز کرده بود و هیچ گاه نیز بسط پیدا نکرد دچار از هم گسیختگی شد.

شاید اکنون عده ای آرزو کنند ای کاش این هم مباحث پیرامون فلسفه ی ذهن صورت می گرفت اما جنگ این سود را نیز برای تورینگ ، با قدرت الگوریتم و تکنولوژی پیشرفته ای که به مثابه ی ابزاری برای آن بود آشنایی بیشتری زیرا تورینگ در طی جنگ به ریاست بخش علمی bletchley park مرکز رمز گشایی انگلستان که.....کلیدی به دروازه ای تاریخ مدرن بود – نائل شد تورینگ توسعه ی رمز گشایی را در سال 1936 پیشگویی کرده بود .او ایده ی خود را در گشودن کلی ترین رمزها به کار گرفت و از یکی از ماشین هایی که خود ساخته بود در رمز گشایی استفاده کرد.(hodges.1938,1830) این فعالیت ها و هم چنین ارتباطاتی که تورینگ با چهر ه های با نفوذ کمبریج مثل j.m.keynes داشت به خوبی گویای این مطلب هستند که چرا وی نخستین ریاضیدانی بود که دپارتمان رمز گشایی راه یافت.

تورینگ در پرتو روش های علمی کدهای دولتی و رمزهای مدرسه ای (sypher school) را انتقال داد.منطق و تئوری اطلاعاتش بوسیله ی مهندسی پیشرفته به کار گرفته شد و توانست به شاهکار های شگرفی دست پیدا کند که از مهم ترین آن ها می توان به رمز گشایی سیگنال های قایق –u (u – boat) اشاره کرد تا سال 1994 قدرت و قابلیت بالای تکنولوژی تورینگ نشان داد ماشین جهانی تورینگ می تواند ساخته شود. کثرت الگوریتم های به کار رفته در تحلیل رمز (مطالعه ی روش های رمز گشایی) انگیزه لازم برای کاربردهای فراخ تر را فراهم کرد در سال 1945 تورینگ به عنوان متصدی طراحی کامپیوترهای الکترونیکی در آزمایشگاه ملی فیزیک منصوب شد .برنامه ی تورینگ به زودی در غالب طرح پیشنهادی ace ظهور یافت (turing {1994}) ace مخفف "auto matic computing engine" یا " ماشین محاسبه گر خودکار است.

تورینگ بار دیگر ، با تحقیقاتی که در ایالات متحده انجام داد نسبت به آنچه در گذشته در سال 1945 از وی انتشار یافته بود با انتشار گزارشی در مورد edvac که مخفف "the electronic discrete variable automatic computer" .........کامپیوتر خودکار با متغیرهای گسسته الکترونیکی است پیشی گرفت.

با این که طرح تورینگ " مستقل ، مفصل و دور از دسترسی بودند به علاوه تحقیق و بررسی در سال 2000 توسط davis انجام شده نشان داد فن نویمان نیازمند آگاهی و دانشی بود که در زمان پرداختن به نظریه ی EDVAC به آن دست یافته بود.