UY Press - Agencia uruguaya de noticias

11.08.2016

Alan Mathison Turing, un profeta fuera de su tierra ¿Quién fue el ingeniero electrónico que diseñó la primera computadora moderna? ¿Quién fue el matemático que demostró sus limitaciones fundamentales?

¿Quién fue el militar británico que guió a un grupo de científicos a acortar la Segunda Guerra Mundial en dos años? ¿Quién fue el primer neurocientista que hizo modelos artificiales del cerebro y fundó el área de la Inteligencia Artificial? ¿Quién fue el primer psicólogo que intentó distinguir el comportamiento de una máquina artificial del comportamiento humano? ¿Quién fue el primer pedagogo que propuso métodos de aprendizaje orientados a una "máquina bebé"? ¿Quién fue el primer biólogo que dio una respuesta satisfactoria a la formación de las líneas cruzadas en la piel de las cebras? Estos son sólo algunos de los tantos legados que nos dejó Alan Mathison Turing, quien nació el 23 de junio de 1912 en Londres, y  se suicidó el 7 de junio de 1954 en Wilmslow profundamente deprimido por la persecusión social que tenía por ser homosexual. Sus tres trabajos seminales (presentando respectivamente la Máquina Universal, sus reflexiones sobre la Inteligencia Artificial y su modelo analizando la formación de patrones en Biología) han sido citados más de ocho mil veces cada uno, y han inspirado la investigación de muchos de los grandes científicos en sus respectivas áreas (incluyendo ganadores del Premio Nobel). Más admirable aún, estas  inmensas contribuciones científicas  las hizo entre sus 24 y 40 años de edad.

Las maravillas de la Naturaleza.

             Aprendió a leer autónomamente antes de cumplir 6 años. A los 10 años le regalaron el libro "Las maravillas de la Naturaleza que todos los chicos deberían conocer". Le fascinó saber que todas las cosas en la Naturaleza tienen una explicación y que el método científico es la manera de descubrirlas.

            A  los 15 años leía los trabajos originales de Einstein y los entendía! Como todo genio, tuvo muchos problemas para adaptarse al sistema de Educación Pública. Sacaba malas notas, escribía mal,  hacía sus propios experimentos químicos, y usando ideas propias resolvía problemas matemáticos diferentes (y mucho más difíciles) a los propuestos por sus maestros. Incluso el director de la escuela le  comunicó a su madre: "si quiere quedarse en el Sistema Público, debe hacer algún esfuerzo por educarse". En 1928 estableció una profunda amistad con Christopher Morcom, un año más avanzado que él y con profundos intereses científicos.  Christopher murió repentinamente en 1930,  hecho que lo marcó para el resto de su vida. Quedó convencido que debía seguir el camino de su amigo, y sus pensamientos, a los 18 años!, lo llevaron  a preguntarse cómo la mente humana (en particular la de  Christopher) estaba encerrada en un cuerpo físico. Más específicamente se preguntaba si podía ser liberada luego de su muerte. Se puso entonces a estudiar  la teoría de la mecánica cuántica buscando alguna explicación cientifica que lo ayudara a entender este vínculo entre mente y materia.

La Máquina Universal.

            En 1900 Hilbert había propuesto su famoso proyecto sobre los fundamentos axiomáticos (lógicos) de la matemática. Quería encontrar un conjunto de axiomas cuya consistencia pudiera ser probada y desde los cuales, en principio, todas las verdades matemáticas pudieran ser deducidas. Sin embargo, Gödel en 1931 había demostrado la imposibilidad de llevar adelante este objetivo. En ese mismo año, Turing entró al  King's College, Cambridge para estudiar matemáticas.

            En 1928 Hilbert propuso el ambicioso problema de decisión (Entscheidungsproblem). Quería encontrar un procedimiento claramente formulado tal que, dada una afirmación de la matemática, pudiera decidir en un tiempo finito si esta afirmación se podía deducir o no de los axiomas dados. En 1935 Turing tomó un curso avanzado con Max Newman sobre bases fundamentales de la matemática, quien le planteó el Entscheidungsproblem. Tenía apenas 23 años y estaba trabajando en uno de los problemas matemáticos más fundamentales del momento.

             Si la respuesta al Entscheidungsproblem era afirmativa, entonces alcanzaba con dar un procedimiento concreto y probar que cumplía con los requerimientos de Hilbert. Pero si la respuesta era negativa, ¿cómo probarlo? La dificultad más grande consistía en definir rigurosamente qué es un procedimiento. El problema lo resolvió en el trabajo "On Computable Numbers, with an application to the Entscheidungsproblem" publicado en 1936.

            Turing buscaba la simplicidad y siempre tenía motivos profundamente humanos en sus aportes científicos. Pensó en lo que haría una persona ideal para llevar adelante tareas mecánicas.  Con esta idea sencilla formalizó el concepto de una máquina que computa (Máquina de Turing). Su mayor contribución teórica  fue probar matemáticamente que estas máquinas sólo podían computar pocos problemas dado que la casi totalidad de ellos, incluyendo el Entscheidungsproblem, eran no computables. El mayor impacto práctico de su trabajo se debe al concepto de Máquina Universal: existe una máquina que tiene la capacidad de simular cualquier otra máquina. Esta idea dio origen al diseño de las computadoras tal cual las conocemos hoy en día. En vez de construir una máquina particular para cada problema específico, se puede tener una Máquina Universal (por ejemplo nuestra laptop) y programarle las máquinas que resuelven los problemas que queremos. Una única máquina que se puede usar para intentar resolver todos los problemas computables! Sin proponérselo, este trabajo (publicado antes de iniciar su doctorado!) sustentó una de las revoluciones más profundas que la Historia de la Humanidad haya conocido: "la revolución de las Tecnologías de la Información".

            Algunos meses antes Alonzo Church, Profesor Asistente en Princeton (equivalente a un grado 3 de la Universidad de la República), había resuelto el problema usando una teoría que llamó Cálculo Lambda. Turing no conocía este trabajo y resolvió el problema por su cuenta. A raíz de los intercambios con Church por el resultado común pero usando métodos muy diferentes, fue invitado en Setiembre de 1936 a realizar su doctorado en Princeton, que finalizó en 1938.

            Ahí conoció a John von Neumann y Kurt  Gödel, quienes habían emigrado debido al ascenso de Hitler al poder. Todos los integrantes del grupo dirigido por Church tenían menos de 34 años en su momento. Era un grupo de jóvenes de pensamiento libre, interesados en hacer ciencia y trabajando en los problemas matemáticos más importantes de la época. Si bien ya estaban publicadas las bases para diseñar y construir las computadoras modernas, Turing ni soñaba con el impacto dramático de su trabajo. De hecho, su tesis de doctorado  estaba centrada en la lógica matemática.

El quebrado de ENIGMA y diseño de la ACE.

            Turing regresó a Cambridge en 1938.  Al comenzar la Segunda Guerra Mundial se puso a trabajar con el grupo de criptoanalistas en Bletchley Park. Su objetivo era quebrar los criptosistemas generados por las máquinas ENIGMA y  LORENZ (llamada "TUNNY" por el ejército británico). Allí, inspirado en la máquina Bomba creada por científicos polacos, diseñó junto con William Gordon Welchman una máquina electro-mecánica especializada que llamaron Bombe. Cientos de Bombes formaron el sustento del ataque y quebrado de ENIGMA. Proporcionó también novedosos métodos estadísticos para quebrar TUNNY, que generaba encriptados mucho más fuertes que ENIGMA y que usaba Hitler para comunicarse directamente con sus generales. A estos efectos, Thomas Harold Flowers en 1942 (sin su colaboración) diseñó la máquina COLOSSUS que fue la primera computadora electrónica programable. Como COLOSSUS, al ser considerada secreto de guerra, fue desconocida para el mundo hasta 1974, dicho privilegio ha sido atribuído a la ENIAC,  diseñada en 1946 por von Neumann  implementando su Máquina Universal.

            Bletchley Park transformó la visión de Turing sobre el potencial de una computadora electrónica de uso general. Se puso a pensar en todos sus beneficios y dejó de estar interesado en estudiar problemas no computables. Volvió a trabajar en el diseño de un cerebro con cuerpo artificial. Diseñó en 1946 una máquina digital de uso general que llamó Automatic Computing Engine (ACE) y lo presentó al Laboratorio Nacional de Física (NPL) pero nunca llegó a construirse. Su paso por el NPL produjo un informe interno, sólo publicado luego de su muerte, presentando el concepto de redes neuronales artificiales.

Cerebros artificiales y las líneas cruzadas en las cebras.

            Turing siguió el resto de su vida tratando de impulsar su visión de que un sistema artificial suficientemente complejo podía ser capaz de aprender y evolucionar. Volvió a Cambridge en 1947, donde salió quinto en una maratón para clasificar a los Juegos Olímpicos (ilusión que abandonó por una lesión), obteniendo en 1948 un cargo en la Universidad de Manchester.

            En 1950 publicó su famoso trabajo "Computing Machinery and Intelligence" que da origen a la Inteligencia Artifical. Presenta su test (Test de Turing) para evaluar la capacidad de pensar y aprender de un cerebro artificial. Según sus palabras, una computadora puede ser llamada "inteligente" si logra engañar a una persona haciéndole creer que es un humano. Increíblemente hoy en día con tantos robots automáticos recorriendo la Web tenemos ese problema! Al final reflexiona profundamente sobre la posibilidad de diseñar un programa que simule la evolución del cerebro de un bebé. Turing buscaba respuestas a sus preguntas existenciales estudiando la vida artificial que generaba, inspirando varias líneas de investigación actuales en diversos  Departamentos de Filosofía del mundo.

            Su curiosidad lo llevó a buscar explicaciones científicas al crecimiento y diversidad de las formas en la biología. Ya desde niño se preguntaba por qué las cebras tenían esas líneas cruzadas tan características. Quería explicar el mecanismo por el cual idénticas copias de una sola célula se diferencian, por ejemplo, en un organismo con brazos, piernas, cabeza y cola. Sugiere que esta diferenciación surge de la nolinealidad de las ecuaciones químicas de reacción y difusión. Fundamentó su propuesta haciendo extensivas simulaciones numéricas, siendo el primer investigador en usar seriamente una computadora electrónica para hacer investigación matemática. Su trabajo "The Chemical Basis of Morphogenesis" publicado en 1952 (el más citado históricamente de todos sus trabajos con casi 10 mil citas), sentó las bases de la teoría moderna de la dinámica no lineal e inspiró el trabajo posterior de muchos científicos de gran renombre incluyendo a Ilya Primogine quien obtuvo el Premio Nobel en química en 1977. Recién en 2014 un trabajo experimental presentado en los Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) pudo validar empíricamente esta teoría!

Su legado.

            Su homosexualidad, aunque era considerada un delito grave, la reconocía públicamente.  Por tal motivo fue juzgado y tuvo que elegir entre la cárcel y la castración química. El tratamiento hormonal elegido le ocasionó varias crisis depresivas y fue encontrado muerto en la mañana del 8 de junio de 1954 envenenado por una manzana impregnada en cianuro. Nadie imaginó que estaban frente al científico que dio origen a una de las transformaciones más profundas en la Historia de la Humanidad. Para las autoridades del momento fue un homosexual poseedor de secretos militares peligrosos. En su búsqueda por encontrar respuestas a preguntas existenciales, fue matemático, ingeniero, filósofo, pedagogo, químico, biólogo, psicólogo, criptoanalista y muchas cosas más. Nada de esto figura en ningún obituario.

            En 2012, a raíz de cientos de eventos en los más diversos lugares del mundo celebrando los 100 años de su nacimiento, las autoridades británicas supieron quien era ese homosexual peligroso.  Finalmente a fines de 2013  le fue otorgado un Perdón Real póstumo.

            La vida de Turing nos enseña que la creatividad no se se puede controlar por un sistema educativo que nos obliga a "aprender" lo que está establecido o a integrarse forzosamente a los grupos de investigación ya formados. Educar para la libertad es una tarea muy difícil, y el mundo en que vivimos está aún sin prepararse para recibir, aceptar e integrar a tantos Turings que nacen en diversos lugares del planeta. Turing no soñó con cambiar el mundo. Soñó con buscar respuestas a sus dudas existenciales tratando de entender el comportamiento de modelos artificiales sencillos.  Claramente un profeta fuera de su tierra.

Alfredo Viola, Facultad de Ingeniería, Universidad de la República.

Investigador del PEDECIBA.

contacto: viola@fing.edu.uy

Por entregas anteriores de nuestra Columna de Ciencia y Tecnología, visite aquí.