ALAN TURING 100 ANOS: O que lle debe a informática

2012/06/01 Roa Zubia, Guillermo - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria

Si non se suicidou e alcanzase os 70 anos de idade, Alan Turing coñecería os computadores persoais. Pero non chegou. Faleceu en 1954. Con todo, deixou una base sólida paira poder construír computadores paira as seguintes xeracións. O mérito de Turing estivo calado durante anos, pero aos poucos foi saíndo á luz e este ano celébrase con moito ruído no centenario do seu nacemento.
Descodificador Bombe. Turing e os seus compañeiros de traballo desenvolvérono paira descodificar as mensaxes codificados coa máquina Enigma durante a Segunda Guerra Mundial. Ed. Chris

Por que non? Una máquina podería traballar lendo datos desde unha cinta longa, realizando un cálculo a partir deses datos e anotando o resultado do cálculo na mesma cinta. Pero para que isto sexa posible, a máquina debe utilizar un algoritmo, un algoritmo programable. Dito de forma moi sinxela, leste foi o argumento que Alan Turing publicou no artigo "On computable numbers" de 1936. O dispositivo que propuxo, coñecido como a máquina de Turing, foi una das súas grandes achegas, un dos alicerces da teoría da computación.

"Os fundamentos matemáticos da informática completan un caso especial", afirma Jesús Ibáñez, profesor de informática da UPV, "na maioría das enxeñarías, primeiro vén a necesidade, daquela a técnica e logo as teorías paira superar os obstáculos. En informática, grazas a Turing e outros pensadores, coñeceuse a teoría cando as computadoras aínda eran un soño". Esta idea foi moi destacada polos informáticos na celebración do centenario de Turing.

A máquina de Turing non era necesariamente un dispositivo físico, aínda que o mesmo aparello é factible. O principal valor reside no concepto; a interpretación que se fai a miúdo é a descrición da CPU dos computadores actuais. "Paira min é moito máis que iso", di Ibáñez, "porque a máquina de Turing ten no seu interior o concepto básico do algoritmo".

O algoritmo non é só un procedemento de pasos necesarios paira facer algo. O obxectivo do concepto anterior ao turing é maior. "Leibniz tiña una metáfora moi bonita", explica Ibáñez. "Cando o seu proxecto filosófico científico triunfou, non o pensariamos, senón que o calculariamos. Paira resolver una diferenza entre dous saberes, calculemos cal é a resposta". O algoritmo sería un procedemento paira transmitir calquera sabedoría, unha linguaxe específica paira transmitir ideas sen ambigüidade.

Ed. © HNF

Os matemáticos da época de Turing buscaban una forma de traducir calquera coñecemento á linguaxe da lóxica, que permitía crear algoritmos e procesalos cunha máquina. "Non se buscaban computadores, senón cerebros electrónicos; non se querían mecanizar as nosas tarefas físicas, senón as nosas tarefas mentais", di Ibáñez.

O propio Turing buscouno. Traballou moito neste campo, definiu a súa máquina con gran éxito porque serve paira analizar a idea da computabilidad dunha maneira moi sinxela. "Cando na actualidade invéntase calquera tipo de computación, o primeiro que se fai é afirmar que é equivalente á máquina de Turing. Por que? Porque máis que iso nunca se conseguiu". E é que Turing estudou matematicamente se toda a sabedoría era computable ou non. E deuse conta de que non. Non se pode codificar todo o coñecemento cun algoritmo. E foi o final da vella idea do algoritmo e a idea básica da teoría da computación. Era o ano 1936.

Mensaxes alemás

Durante toda a década de 1930 produciuse una forte tensión política entre Alemaña e o resto de Europa. En 1939 a tensión política converteuse en guerra. Até entón Inglaterra, Francia e Polonia traballaron xuntos paira descodificar as mensaxes do exército alemán. Pero Hitler entrou en Polonia e en pouco tempo ocupou a metade de Francia. Só había decos ingleses. Tiveron que reforzar a súa capacidade de descodificación, paira o que Turing e outros matemáticos foron levados ao Bletchley Park, sede secreta dos decodificadores.

Os alemáns estaban codificando mensaxes coa máquina Enigma desde 1930 --una máquina de Turing. O dispositivo codificaba a mensaxe mediante rodas electromecánicas. Una vez codificada unha letra, as rodas viraban e creaba o código da letra seguinte segundo outro código. Por iso non se podía descodificar baseándose nas frecuencias das letras. Antes da Segunda Guerra Mundial, os polacos traballaron paira descodificar as mensaxes alemás. Paira iso desenvolveron una máquina chamada Bombe. Pero entraron na guerra e os alemáns complicaron o sistema de codificación engadindo máis rodas a Enigma.

Jesús Ibáñez é profesor da Facultade de Informática da UPV en Donostia. Atópase na sección de Linguaxes e Sistemas Informáticos, onde imparte clases de Informática Teórica, entre outras, o traballo de Turing. Ed. Guillermo Roia/Fundación Elhuyar

"A criptografía sempre é una guerra contra o tempo", di Ibáñez. Turing e os seus compañeiros tiveron que facelo rapidamente. Sabían que Enigma nunca codificaba unha letra consigo mesma. Una R orixinal nunca creaba una R na mensaxe codificado. E una vez os alemáns enviaron una proba coa letra T repetida. Os decos déronse conta diso porque non aparecía T na mensaxe. Ademais, nas mensaxes aparecían frases concretas do tipo Heil Hitler. Traballaron con este tipo de pistas e desenvolveron una máquina paira descodificar as mensaxes alemás, á que tamén chamaron Bombe. En parte por iso, os alemáns perderon a guerra. Tamén se quere celebrar en Turing.

E non só por gañar. O traballo de Turing estivo moi calado durante anos. Por unha banda, porque durante moitos anos foi un segredo o traballo realizado durante a guerra. E ademais, pola homosexualidade de Turing, porque os propios ingleses non ampliaron o seu mérito. Tardaron anos en dar a volta e a celebración do centenario quere contribuír a iso.

Un test pensable

Terminada a guerra, a investigación sobre os computadores centrouse noutros obxectivos militares. Pero o interese teórico de Alan Turing non se reduciu. Pode una máquina pensar? A esta pregunta respondeu afirmativamente no artigo "Computing Machinery and Intellingence", en 1950. E si una máquina ten capacidade paira pensar, dixo, como a diferenciariamos dunha persoa? A proposta de Turing consistía en realizar un test, o famoso test de Turing. É una conversación entre máquina e persoa que é analizada por unha segunda persoa. Se este último non distingue entre a máquina e a persoa, esa máquina superou o test de Turing.

Bletchley Park. Dentro desta típica casa victoriana inglesa, o principal centro de descodificación de mensaxes alemás durante a Segunda Guerra Mundial. Ed. Draco2008/CC BY

En 2012 aínda non hai máquinas deste tipo, pero hai expertos que creen que nas próximas décadas conseguirase una. Outros non están seguros. Xa hai programas que gañan en xadrez a calquera ser humano, pero non existe paira xogar ao póker.

"A intelixencia artificial ás veces alcanza grandes éxitos en diferentes ámbitos. Se este ámbito é moi limitado, non terá éxito noutros ámbitos". Ibáñez considera que a vía paira superar o test de Turing non pode ser a especialización da máquina. E paira non perder o valor do propio test, o propio xuíz do test non debería saber que está a facer o test. Ao longo da charla "habería que darse conta de si o outro é una máquina ou non, sen buscalo en por si".

Cada ano hai un concurso paira tentar superar o test de Turing. Na competición de 2011, o gañador foi Rozette, o interlocutor robótico do programador Bruce Wilcox, o que máis posibilidades tivo de superar o test. Uno dos xuíces escribiu na revista NewScientist que o resultado segue sendo "decepcionante", e que é facilmente perceptible que os programas non son humanos.

Películas Blade Runner (Philip K. Do androids dream with electric sheeps de Dick? baseado no libro) presenta androides a piques de superar un test similar. É ciencia ficción. De feito, hoxe en día as aplicacións informáticas utilizan o contrario, é dicir, as máquinas e programas actuais non son capaces de superar este tipo de test, polo que basta con aplicar un sinxelo test paira descartar a publicidade automática (spam a). O exemplo habitual en Internet é o sistema CAPTCHA, que fai referencia a Turing no seu nome: Completely Automated Public Turing test to tell Computers and Humans Apartamentos é o acrónimo.

Con todo, os programadores seguen tratando de imitar un diálogo entre seres humanos. Precisamente, coincidindo co centenario do nacemento de Turing, o concurso de 2012 celebrarase no Bletchley Park, lugar no que Turing realizou os seus traballos de descodificación durante a Segunda Guerra Mundial.

Ed. © Buchachon Petthanya/350RF

Mitchell Kapor e Ray Kurzweil apostan por 10.000 dólares. O primeiro non cre que haxa máquinas que superen o test paira o ano 2029 e o segundo opina que si.

O test de Turing ten como obxectivo medir a intelixencia dunha máquina analizando a súa capacidade de pensar. En calquera caso, aínda que un programa superase o test, non existe a posibilidade de que sexa luz intelixente.

O propio Jesús Ibáñez ten dúbidas sobre como superar o test: "Superarase? Pois segundo a paixón que lle pomos. Se nós sabemos en que consiste a intelixencia artificial e sabemos en que pode ser boa a máquina, entón podemos buscar os puntos débiles da máquina. Por exemplo, se o punto débil da máquina é que non sabe imitar o canto dos paxaros, pois o pediremos e diremos que é necesario paira superar o test de Turing. Buscaremos trucos paira manter o noso orgullo de especies".

Pasou un século desde que naceu Turing e aínda non se superou o seu test. Ninguén sabe cantos anos serán necesarios paira iso, pero os expertos están convencidos de que será antes do próximo centenario.

Turing e bioloxía
En 1952, Alan Turing publicou un artigo paira dar una solución matemática a un problema biolóxico: a morfogénesis. Os organismos complexos xorden dunha soa célula, dun embrión, e en tempos de Turing estaba claro que os embriones son células esféricas, totalmente simétricas. Por tanto, como era posible especializar as novas células que se crean de alí paira dar una estrutura concreta? Prodúcese una asimetría ordenada a partir da simetría.
Turing explicou que o embrión é homoxéneo, lineal, pero só aparentemente. "É una teoría matemática bastante profunda. Dá importancia á discontinuidad", afirma o informático da UPV, Jesús Ibáñez. Inmediatamente despois do desenvolvemento do embrión rompe a continuidade e aparece a estrutura espacial. A información para que isto ocorra, dicía Turing, debía estar escrita nas moléculas do embrión. E así están: Trátase de xenes HOX, fragmentos de ADN que conteñen a información da estrutura dos organismos. Os biólogos atoparon a Turing 30 anos despois da súa morte.
Apple, Google e Turing
Propuxéronse enlaces entre Alan Turing e dúas empresas informáticas de hoxe, Apple e Google. No caso do primeiro fálase do logotipo da empresa: una mazá, orixinalmente da cor dun arco iris, cun buraco deixado por unha mordedura. Mencionouse que este símbolo de Apple fai referencia á morte do homosexual Turing a morrer en picado dunha mazá envelenada. Con todo, o logotipo non é unha homenaxe a Turing, recoñecido polo deseñador e a empresa.
No segundo caso, o enlace realízase co buscador Google. Segundo algúns, este buscador é o primeiro programa que superará o test. Ou polo menos está en camiño. De feito, paira realizar cada vez mellores procuras, os programadores esfórzanse por comprender cada vez máis a linguaxe natural. Google meteu moito diñeiro niso e está a obter resultados. Xa pode interpretar una frase de cinco palabras paira realizar una procura (as preguntas máis habituais do ser humano son frases de dez/quince palabras). Está por ver que é a vía paira superar o test, que en definitiva é una conversación. Ademais, moitos críticos afirman que o buscador non dá respostas concretas, senón moitas opcións. Pero quizá non sexa un argumento sólido. "O que fan Google e outros recursos de intelixencia artificial é imitar o razoamento aplicando a estatística", afirma o informático da UPV Jesús Ibáñez. Ibáñez dúbida: "Eu non diría que os seres humanos facemos cousas parecidas".