Alan Turing
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Introduction

Alan Turing
Alan Turing
Naissance 23 juin 1912
Maida Vale, Londres (Royaume-Uni)
Décès 7 juin 1954 (à 41 ans)
Wilmslow, Cheshire (Royaume-Uni)
Nationalité Royaume-Uni Britannique
Champs Mathématique (Les mathématiques constituent un domaine de connaissances abstraites construites à l'aide de raisonnements logiques sur des concepts tels que les nombres, les figures, les structures et les...), Logique (La logique (du grec logikê, dérivé de logos (λόγος), terme inventé par Xénocrate signifiant à la fois raison, langage, et raisonnement) est dans une première approche...), Cryptanalyse
Institution Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études supérieures). Aux États-Unis, au...) de Manchester
National Physical Laboratory
Université de Cambridge
Diplômé Université de Manchester
Université de Princeton
Célèbre pour Problème de l'arrêt
Machine de Turing
Cryptanalyse d'Enigma
ACE
Prix Turing
Test de Turing (Le test de Turing est une proposition de test d’intelligence artificielle ayant la faculté d’imiter la conversation humaine. Décrit par...)
Distinctions Ordre de l'Empire britannique
Membre de la Royal Society

Alan Mathison Turing (23 juin 1912 - 7 juin 1954) est un mathématicien (Un mathématicien est au sens restreint un chercheur en mathématiques, par extension toute personne faisant des mathématiques la base de son activité principale. Ce terme recouvre une large palette de compétences et de...) britannique, auteur de l'article fondateur de la science (La science (latin scientia, « connaissance ») est, d'après le dictionnaire Le Robert, « Ce que l'on sait pour l'avoir appris, ce que l'on...) informatique (L´informatique - contraction d´information et automatique - est le domaine d'activité scientifique, technique et industriel en rapport avec le...) qui allait donner le coup d'envoi à la création des calculateurs universels programmables (ordinateurs). Il y présente sa machine de Turing, le premier calculateur universel programmable, et invente les concepts de programmation (La programmation dans le domaine informatique est l'ensemble des activités qui permettent l'écriture des programmes informatiques. C'est une étape importante de la conception de...) et de programme.

Il est également à l'origine de la formalisation des concepts d'algorithme et de calculabilité (La théorie de la calculabilité (appelée aussi parfois théorie de la récursion) est une branche de la logique mathématique et de l'informatique théorique. Alors que la notion intuitive de fonction calculable est...) qui ont profondément marqué cette discipline. Son modèle a contribué à établir définitivement la thèse (Une thèse (du nom grec thesis, se traduisant par « action de poser ») est l'affirmation ou la prise de position d'un locuteur, à l'égard du sujet ou du thème...) Church-Turing qui donne une définition (Une définition est un discours qui dit ce qu'est une chose ou ce que signifie un nom. D'où la division entre les définitions réelles et les définitions nominales.) mathématique au concept intuitif de fonction calculable (Une fonction calculable (ou fonction récursive) est une fonction semi-calculable (ou fonction partielle récursive) qui est aussi totale, c'est-à-dire définie...).

Durant la Seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui s'ajoute à quelque chose de nature identique. La seconde est une unité de...) Guerre mondiale, il a dirigé les recherches sur les codes secrets générés par la machine Enigma utilisée par les nazis.

Après la guerre, il a travaillé sur un des tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) premiers ordinateurs, puis a contribué de manière provocatrice au débat (Un débat est une discussion (constructive) sur un sujet, précis ou de fond, annoncé à l'avance, à laquelle prennent part des individus ayant des avis, idées,...) déjà houleux à cette période sur la capacité des machines à penser en établissant le test de Turing.

Vers la fin de sa vie (La vie est le nom donné :), il s'est intéressé à des modèles de morphogenèse du vivant conduisant aux « structures de Turing ». Il a été persécuté pour son homosexualité. Pour éviter la prison, il est condamné à la castration chimique (La castration chimique (aussi appelée traitement inhibiteur de la libido) est une technique de diminution de l'appétence sexuelle par l'administration de substances hormonales. Cette méthode a...) par prise d'œstrogènes, ce qui a pour effet secondaire de développer sa poitrine. Il meurt le 7 juin 1954 d'un empoisonnement au cyanure (Les cyanures sont les composés de l'anion CN-, formé d'un atome de carbone lié par une liaison triple à un atome d'azote. L'ion CN- est la base...), un suicide (Le suicide (du latin suicidium, du verbe sui caedere « se massacrer soi-même ») est l’acte délibéré de mettre fin à sa propre vie. Dans le domaine médical, on parle...) selon l'enquête qui s'ensuivit, quoique sa mère ait défendu la thèse d'un empoisonnement accidentel.

Biographie

Enfance et jeunesse

Alan Turing (Alan Mathison Turing (23 juin 1912 - 7 juin 1954) est un mathématicien britannique, auteur de l'article fondateur de la science informatique qui allait donner le coup d'envoi à la création des calculateurs...) est né à Paddington du fonctionnaire d'administration coloniale Julius Mathison Turing et de sa femme Ethel Sarah Turing (née Stoney). À partir de l'âge d'un an, le jeune Alan est élevé par des amis de la famille Turing.

Sa mère rejoint alors son père qui était en fonction dans l'Indian Civil Service. Ces derniers reviendront au Royaume-Uni à la retraite de Julius en 1926. Très tôt, le jeune Turing montre les signes de son génie. Il est par exemple relaté qu'il apprit seul à lire en trois semaines. De même, il montra une affinité précoce pour les chiffres et les énigmes.

Ses parents l'inscrivent à l'école St. Michael's, à l'âge de six ans. La directrice reconnaît rapidement en lui un génie, comme beaucoup de ses professeurs consécutifs au Marlborough College. À Marlborough, il est pour la première fois confronté à des camarades plus âgés que lui, il deviendra l'une de leurs têtes de Turc. À partir de 13 ans, il fréquente le Sherborne School, où son premier jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du...) de classe fut couvert par la presse locale en raison de son exploit sportif. En effet, une grève générale avait éclaté au Royaume-Uni et Turing s'était rendu (Le rendu est un processus informatique calculant l'image 2D (équivalent d'une photographie) d'une scène créée dans un logiciel de modélisation 3D comportant à la fois des objets et des sources de lumière et vue...) à son école distante de près de 90 kilomètres (Le mètre (symbole m, du grec metron, mesure) est l'unité de base de longueur du Système international. Il est défini comme la distance parcourue par la...) à vélo, s'arrêtant la nuit dans un motel.

Sportif accompli, Alan Turing arrivera même 4e à l'arrivée du marathon de l'Association des athlètes amateurs (AAA Marathon), dont les meilleurs coureurs sont traditionnellement qualifiés pour les Jeux olympiques) en 1949, en 2 heures (L'heure est une unité de mesure  :) 46 minutes ( Forme première d'un document : Droit : une minute est l'original d'un acte. Cartographie géologique ; la minute de terrain est la...) et 3 secondes, un très bon temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) à l'époque. Blessé à une jambe, Turing cessera de courir sérieusement à partir de 1950.

Le penchant naturel de Turing pour les sciences ne lui apporte le respect ni de ses professeurs, ni des membres de l'administration de Sherborne, dont la définition de la formation mettait plus en valeur les disciplines classiques (littérature, arts, culture (La définition que donne l'UNESCO de la culture est la suivante [1] :) physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens général et ancien, la physique désigne la connaissance de la...)) que les sciences. Malgré cela, Turing continue de faire des prouesses dignes d'intérêt dans les matières qu'il aime, résolvant des problèmes très ardus pour son âge. Par exemple, en 1928, Turing découvre les travaux d'Albert Einstein (Albert Einstein (né le 14 mars 1879 à Ulm, Wurtemberg, et mort le 18 avril 1955 à Princeton, New Jersey) est un physicien qui fut...) et les comprend alors qu'il a à peine 16 ans, allant même jusqu'à extrapoler la loi du mouvement d'Einstein à partir d'un texte dans lequel elle n'était pas décrite explicitement.

Études supérieures et travaux sur la calculabilité

La salle informatique de King's College à Cambridge porte désormais le nom de Turing.

À cause de son manque d'enthousiasme à travailler aussi dur dans les matières classiques que dans les matières scientifiques, Turing échoue plusieurs fois à ses examens, et finit par n'être admis que dans l'établissement qu'il avait mentionné par défaut, King's College de l'université de Cambridge, alors qu'il avait demandé Trinity College en premier choix. Il étudie de 1931 à 1934 sous la direction de Godfrey Harold Hardy, mathématicien émérite alors titulaire de la chaire de Sadleirian puis responsable du centre de recherches et d'études en mathématiques. Il suit également les cours d'Arthur Eddington et, la dernière année (Une année est une unité de temps exprimant la durée entre deux occurrences d'un évènement lié à la révolution de la Terre autour du Soleil.), de Max Newman qui l'introduit à la logique hilbertienne. En 1935, Turing est élu fellow, équivalent d'enseignant-chercheur, du King's College.

Dans son remarquable article « On Computable Numbers, with an Application to the Entscheidungsproblem » (1936), il répond à un problème posé par Hilbert à savoir celui de la décision (Entscheidung) dans les théories axiomatiques, qui demande s'il est possible de trouver une méthode effectivement calculable qui affirme si, oui ou non, une proposition est démontrable. Pour montrer que cela n'est pas possible, il faut caractériser ce qu'est un procédé effectivement calculable.

Turing le fait en introduisant les machines de Turing. Dans le cours de son raisonnement, il démontre que le problème de l'arrêt d'une machine de Turing ne peut être résolu par algorithme : il n'est pas possible de décider avec un algorithme (c'est-à-dire avec une machine de Turing) si une machine de Turing donnée (Dans les technologies de l'information, une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction, d'un...) s'arrêtera. Bien que sa preuve fût publiée après celle de Alonzo Church (Alonzo Church 14 juin 1903 - 11 août 1995 fut un mathématicien (logicien) américain à qui l'on doit certains des fondements de l'informatique théorique.), le travail de Turing est plus accessible et intuitif. Il est aussi complètement (Le complètement ou complètement automatique, ou encore par anglicisme complétion ou autocomplétion, est une fonctionnalité informatique permettant à...) nouveau dans sa présentation du concept de « machine universelle (de Turing) », avec l'idée qu'une telle machine puisse accomplir les tâches de n'importe quelle autre machine. L'article présente également la notion de nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) réel calculable. Il déduit de l'indécidabilité (En logique mathématique, le terme décidabilité recouvre deux concepts liés : la décidabilité logique et la décidabilité algorithmique.) du problème de l'arrêt que l'on peut définir des nombres réels qui ne sont pas calculables.

Turing passe la plus grande partie de 1937 et de 1938 à travailler à l'université de Princeton, sous la direction d'Alonzo Church. Il obtient en mai 1938 son Ph.D. de l'université de Princeton ; son manuscrit présente la notion d'hypercalcul, où les machines de Turing sont complétées par ce qu'il appelle des oracles, autorisant ainsi l'étude de problèmes qui ne peuvent pas être résolus de manière algorithmique (L'algorithmique est l’ensemble des règles et des techniques qui sont impliquées dans la définition et la conception d'algorithmes, c'est à dire de processus systématiques de résolution, par le calcul, d'un...). L'appellation de « machine de Turing » vient de Church, son directeur de thèse (Un chercheur qui supervise le travail d'un doctorant est appelé directeur de thèse (au féminin, directrice ou directeur).), qui l'emploie pour la première fois dans un compte-rendu du travail de son élève dans le Journal of Symbolic Logic.

De retour à Cambridge en 1939, il participe à des cours publics de Ludwig Wittgenstein sur les fondements des mathématiques (Cet article discute des fondements des mathématiques. Le problème de la fondation, ou des fondements, des mathématiques est celui des principes et...). Tous les deux discutent de manière véhémente et tombent en désaccord, Turing défendant le formalisme alors que Wittgenstein pense que les mathématiques sont surestimées et qu'elles ne permettent pas de découvrir une quelconque vérité absolue (L'absolue est un extrait obtenu à partir d’une concrète ou d’un résinoïde par extraction à l’éthanol à température ambiante...).

Décryptage

Réplique de la bombe

Pendant la Seconde Guerre mondiale, Turing est un des principaux contributeurs des recherches menées à Bletchley Park (centre secret du service britannique du chiffre) visant à casser les codes secrets de la machine Enigma utilisée par les nazis. En novembre 1942, il rejoint les États-Unis pour tenter de casser des codes japonais. Il y rencontre Claude Shannon (Claude Elwood Shannon (30 avril 1916 à Gaylord, Michigan - 24 février 2001) est un ingénieur électricien et mathématicien américain. Il est l'un des pères, si ce n'est le père...) avec qui il s'entretient régulièrement. Il retourne en Angleterre (L’Angleterre (England en anglais) est l'une des quatre nations constitutives du Royaume-Uni. Elle est de loin la plus peuplée, avec 50 763 000 habitants (en 2006), qui représentent 83,8% de la population du Royaume-Uni,...) en 1943.

En 1945, pendant son séjour à Ebermannstadt, les deux bombes atomiques américaines sont larguées sur le Japon et il n'en est pas surpris: il connaissait, depuis son voyage (Un voyage est un déplacement effectué vers un point plus ou moins éloigné dans un but personnel (tourisme) ou professionnel (affaires). Le voyage s'est considérablement développé et démocratisé, au cours du...) secret aux États-Unis de 1942-1943, l'existence du projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours et l’intégration d’une grande diversité de contribution, et...) de Los Alamos dans des proportions non encore élucidées.

Il conçoit également une machine à coder la voix. Il contribue également à de nombreuses autres recherches mathématiques, comme celles qui aboutiront à casser le code généré par le téléscripteur (Le téléscripteur est un appareil permettant la génération et la réception de messages via des signaux électriques. Il s'agit en général d'une ligne filaire, mais on peut également utiliser une liaison radio. Dans ce cas, on parle de...) de Fish (machine construite par Lorenz et Siemens en partenariat). Les recherches sur le code de Fish furent utilisées lors de la conception de l'ordinateur (Un ordinateur est une machine dotée d'une unité de traitement lui permettant d'exécuter des programmes enregistrés. C'est un ensemble de circuits...) Colossus. Cette machine fut conçue par Max Newman et construite au laboratoire de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension...) des Postes de Dollis Hill par une équipe dirigée par Thomas Flowers en 1943. Turing a également conçu des versions améliorées de la « Bombe » polonaise utilisée pour trouver des clés des messages de la machine Enigma. Ce sont des dispositifs électromécaniques associant plusieurs « machines Enigma » pour éliminer rapidement des ensembles de clés potentielles sur des blocs de communication (La communication concerne aussi bien l'homme (communication intra-psychique, interpersonnelle, groupale...) que l'animal (communication intra- ou inter- espèces) ou la machine (télécommunications, nouvelles...) d'Enigma.

Le travail de Turing sur le déchiffrement du code Enigma lors de l'opération Ultra fut tenu secret jusque dans les années 1970 ; même ses plus proches amis n'étaient pas au courant de ces recherches.

Travail sur les premiers ordinateurs ; le test de Turing

De 1945 à 1948, il travaille au National Physical Laboratory, situé à Teddington au Royaume-Uni, sur la conception de l'ACE (Automatic Computing Engine : « Moteur de calculs automatiques »). En 1949, il devient directeur délégué du laboratoire d'informatique de l'université de Manchester, et travaille alors sur la programmation de l'un des tout premiers véritables ordinateurs : Manchester Mark I.

Lors de la conférence marquant l'inauguration du laboratoire de recherches en informatique, il propose une méthode de preuve de correction de programmes fondée sur des assertions (voir logique de Hoare) qui préfigure la méthode connue sous le nom de « méthode de Floyd-Hoare ». Pendant ce temps, il continue à produire un travail de réflexion fondamentale (En musique, le mot fondamentale peut renvoyer à plusieurs sens.) et, dans l'article « Computing Machinery and Intelligence » (Mind, octobre 1950), Turing explore le problème de l'intelligence artificielle (L'intelligence artificielle ou informatique cognitive est la « recherche de moyens susceptibles de doter les systèmes informatiques de capacités intellectuelles comparables à celles des êtres humains ».) et propose une expérience maintenant connue sous le nom de test de Turing dans une tentative de définition d'un standard permettant de qualifier une machine de « consciente ».

Le programme de Joe Weizenbaum, ELIZA (ELIZA est un célèbre programme informatique écrit par Joseph Weizenbaum en 1966, qui simulait un psychothérapeute rogérien en reformulant la plupart des affirmations du « patient » en questions, et en...), écrit en 1966 et qui ne prend pas plus de trois pages de langage SNOBOL, sera le premier à donner l'illusion pendant quelques minutes de satisfaire au test de Turing.

En mai 1952, Turing écrit un programme de jeu d'échecs. Ne disposant pas d'un ordinateur assez puissant pour l'exécuter, il simule lui-même les calculs de la machine, mettant environ une demi-heure pour effectuer chaque coup. Une partie fut enregistrée, où le programme perdit contre un collègue de Turing.

Morphogenèse

En 1952, Turing s'est intéressé à une autre branche des mathématiques : l'analyse, et, à partir de l'équation (En mathématiques, une équation est une égalité qui lie différentes quantités, généralement pour poser le problème de leur identité. Résoudre l'équation consiste à déterminer toutes les façons de donner à...) de réaction-diffusion, a élaboré un modèle biomathématique (La biomathématique sous entend l'association de deux sciences : la biologie et les mathématiques. De façon précise les biomathématiques sont constituées par...) de la morphogenèse, tant chez l'animal (Un animal (du latin animus, esprit, ou principe vital) est, selon la classification classique, un être vivant hétérotrophe, c’est-à-dire qu’il se nourrit de substances organiques. On réserve...) que chez le végétal (Les classifications scientifiques classiques regroupent sous le terme végétal ([veʒetal]/[veʒeto]) plusieurs lignées d'organismes vivants qui, selon l'origine étymologique du terme,...). Il fait paraître un article, « The chemical basis of morphogenesis » (Philosophical Transactions of the Royal Society of London, août 1952), où il propose trois modèles de formes (Turing patterns). Dans les années 1990, des expériences de chimie (La chimie est une science de la nature divisée en plusieurs spécialités, à l'instar de la physique et de la biologie avec lesquelles elle partage des espaces...) viendront confirmer expérimentalement les modèles théoriques de Turing.

Persécution et mort (La mort est l'état définitif d'un organisme biologique qui cesse de vivre (même si on a pu parler de la mort dans un sens cosmique plus général, incluant par...)

Plaque commémorative au pied de sa maison (Une maison est un bâtiment de taille moyenne destiné à l'habitation d'une famille, voire de plusieurs, sans être...)

L'homosexualité de Turing lui valut d'être persécuté et brisa sa carrière. En 1952, son compagnon aide un complice à cambrioler la maison de Turing, qui porte plainte auprès de la police. L'enquête de police finit par l'accuser d'« indécence manifeste et de perversion (La perversion désigne l'action de détourner le vivant et l'humain, ou - de façon plus morale - de ce qui est considéré comme "orthodoxe" ou "normal". Dans le langage...) sexuelle » (d'après la loi britannique sur la sodomie). Il décide d'assumer son orientation (Au sens littéral, l'orientation désigne ou matérialise la direction de l'Orient (lever du soleil à l'équinoxe) et des points cardinaux (nord de la boussole) ;) et ne présente pas de défense, ce qui le fait inculper.

S'ensuit un procès très médiatisé, où lui est donné le choix entre l'incarcération et une castration (La castration est l'ablation des organes reproducteurs de végétaux, d'animaux ou d'humains. Dans le cas de l'homme, la castration est...) chimique, réduisant sa libido. Il choisit ce dernier, d'une durée d'un an, avec des effets secondaires comme le grossissement de ses seins. Alors qu'il avait été consacré, en 1951, en devenant membre de la Royal Society, à partir de 1952, il sera écarté des plus grands projets scientifiques.

En 1954, il meurt d'un empoisonnement au cyanure. L'enquête qui s'ensuivit conclut au suicide, même si sa mère tenta d'écarter cette thèse pour soutenir celle de l'accident : elle affirma vigoureusement que l'ingestion du poison (Les poisons sont, en biologie, des substances qui provoquent des blessures, des maladies ou la mort d'organismes par une réaction chimique, à l'échelle moléculaire. Cette définition exclut...) était accidentelle en raison de la propension de son fils à entreposer des produits chimiques de laboratoire sans aucune précaution. Il est vrai que le moyen d'ingestion du poison aurait été une pomme (La pomme est le fruit du pommier, arbre fruitier largement cultivé. L'étude de la culture des pommes constitue une partie de la pomologie, la pomologie englobant tous les fruits à...) partiellement mangée retrouvée près du corps de Turing et qui aurait été imbibée de cyanure (même s'il n'existe pas ce certitude à cet égard, la pomme n'ayant pas été analysée). Le biographe de Turing, Andrew Hodges, a émis l'hypothèse que Turing ait pu choisir ce mode d'ingestion précisément pour laisser à sa mère la possibilité de croire à un accident. Nombreux sont ceux qui ont souligné le lien entre sa méthode de suicide et le film Blanche-Neige et les Sept Nains, duquel il avait particulièrement apprécié la scène où la sorcière crée la pomme empoisonnée, au point (Graphie) de régulièrement chantonner les vers prononcés par la sorcière : « Plongeons la pomme dans le chaudron, pour qu'elle s'imprègne de poison ».

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