Bilgisayar bilimi ve yapay zekanın yaratıcısı Alan Turing (sağdaki görsel, en önde).
O, çağının ötesinde bir matematik dehası ve savaşı bitiren kahraman bir bilim insanı olarak anıldı. Yazdığı ve çığır aşan bir tek “Saptama problemi hakkında bir uygulama ile birlikte hesaplanabilir sayılar üzerine” bilim makalesiyle, modern bilgisayarların neler yapabileceğini gösterdi. Bugün kullandığımız bilgisayarların yolunu açtı. Bu makaleyi yazdığında yalnızca 24 yaşındaydı.
Bilgisayarın bugün ne anlama geldiğini ve neler yapabileceğini az çok biliyoruz. Ancak bir zaman makinesine girip bundan seksen yıl öncesine gitsek ve karşımıza çıkan ilk insana “bilgisayar” desek aklına “hesap yapan bir insan” gelirdi. Çünkü o dönemin bilgisayarları, bir masanın başında hesap yapan ve yaptıkları bu hesapları tablolar halinde kitaba çeviren insanlardı. Ve bilim insanlarından bankacılara birçok insan, onların hazırladığı bu hesap kitaplarını kullanarak çalışıyordu. Belki de hesap-kitap sözü buradan geliyordu.
Ancak Charles Babbage isimli bir polimat (çok yönlü alim - bilimci), söz konusu tabloların hatalarla dolu olduğunu söyleyerek bu duruma karşı çıkacak ve insanların yaptığı hesapları hata yapmadan gerçekleştirmesi amacıyla bir makine tasarlayacaktı.
Bu icadına “Fark Makinesi” adını koydu. 1837’de bu makinenin prototipini de üreten Babbage için bu yeterli değildi. Çünkü bu makine sadece toplama yapabiliyordu. O, her türlü hesabı yapabilen bir makine geliştirmek istemiş ve aslında teoride başarılı da olmuştu. “Analitik Makine” adını verdiği bu cihaz, ana işlemci ve bellek de dahil olmak üzere temel bilgisayar özelliklerine sahip olacaktı. 1871’deki ölümüne kadar - lokomotif büyüklüğünde olması beklenen - bu makinenin üretilebilmesi için uğraşsa da başarılı olamayacaktı.
Alan Turing’in öncülü, polimat Charles Babbage’dı (1791-1871) Ölümüne kadar programlanabilir bir bilgisayarın üretilebileceğini düşündü ve bunun için çalıştı. (Solda)
Modern bilgisayarın doğuşu: Turing makinesi
Programlanabilir bir bilgisayarın üretilebilmesi için tarih yapraklarının dökülmesi gerekiyordu. Ta ki Alan Turing’e kadar! Turing, 1936 tarihli “On computable numbers with an application to the Entscheidungsproblem”, Türkçesiyle “Saptama problemi hakkında bir uygulama ile birlikte hesaplanabilir sayılar üzerine” makalesiyle, modern bilgisayarların neler yapabileceğini gösteren çığır açıcı bir makaleyle bugün kullandığımız bilgisayarların yolunu açacaktı. Bu makaleyi yazdığında yalnızca 24 yaşındaydı.
Entscheidungsproblem kavramı, 1928’de Alman matematikçi David Hilbert’in bir matematik önermenin doğruluğu veya yanlışlığına karar verebilecek bir algoritmanın olup olamayacağını irdeliyordu. Karar problemi adı verilen bu problemin çözümü, bilgi işlem teknolojilerinin gerçek (insan gibi) olması, bir başka deyişle, tüm hesaplama işlemini bir makinenin yapabileceği anlamına geliyordu.
Bunun üzerine Turing, matematiğin tüm problemlerini çözebilecek bir makine düşledi. Eğer matematik, karar verilebilir bir bilim dalıysa, kurallara bağlı matematiksel bir problemi çözmek için sonsuz bir kâğıt şeridine basılan sembolleri okuyabilecek bir makineydi bu: Sembolü sil veya yeni bir sembol yaz; şeridi bir boşluk sola veya sağa kaydır veya dur. Şeridin kendi içinde de kurallar belirlenerek fonksiyonları gerçekleştirebilecek şekilde programlanabilen bir aygıttı söz konusu olan: Turing Makinesi!
Turing Makinesi’ni başlangıç noktası olarak aldığımızda modern bilgisayar biliminin kurucusu kimdir sorusunun cevabı da Alan Turing olarak karşılık buluyor. Çünkü bugünkü anlamda bir bilgisayar için model oluşturan fonksiyonel makinenin kuramsal altyapısını oluşturan oydu. Ancak Turing, kuramsal çalışmaları kadar pratiğe de önem veriyordu.
Turing için “modern bilgisayar biliminin kurucusu” olduğu kadar “2. Dünya Savaşı’nın seyrini değiştiren bilim insanı” da diyebiliriz. Savaş sırasında neredeyse herkesin “çözülemez” dediği, Nazilerin şifreli mesajlarını, hummalı bir çalışmanın ardından geliştirdiği bir bilgi işlem teknolojisiyle (Bombe) çözen Turing, savaşın da daha kısa sürede nihayete ermesini sağlayacaktı.
Calculus öğrenmeden ileri matematik problemlerini çözebilen deha
Şimdi biraz geriye gidelim ve Alan Turing efsanesinin nasıl başladığına bakalım. Babası Hindistan’da görevli bir devlet görevlisiyken Alan’ın 23 Haziran 1912’deki doğumu için Londra’ya dönmüştü ailesi. 14 yaşında Dorset’teki (Güney İngiltere) tutucu bir okul olan Sherborne School’a gönderilen Alan, daha o yaşlarda bilime meraklıydı ve kendine has bir dehaya sahipti.
Genç Alan, Calculus öğrenmeden ileri matematik problemleri üzerine kafa yoruyor ve çözme başarısını da gösteriyordu. Daha o yaştayken Albert Einstein’ın çalışmalarını kavrayabiliyordu. Bu deha, öğretmenleri tarafından fark edilse de tutucu bir okuldaydı ve gelişip serpilmesi için bir rampaya ihtiyacı vardı. Tam da bu süreçte, dramatik bir olay yaşadı. Sherborne’daki son döneminde yakın arkadaşını kaybetti. Bunun üzerine tüm dinsel inançlarından sıyrılarak ateist oldu.
Eğitimine, İngiltere’deki birçok dehanın buluşma noktası Cambridge’deki King’s College’da devam eden Alan, aldığı matematik eğitimini 1934’te “onur derecesi” ile tamamladı. Tabii bu başarısı, onu “akademik üye” mertebesine taşıyacaktı. Ardından Alan Turing efsanesini yaratan “hesaplanabilir sayılar” çalışmaları başlayacaktı.
Bilgisayar Çağı’nı getiren kavram: Hesaplanabilir sayılar
Turing’in çığır açıcı makalesinin ana konusu olan “hesaplanabilir sayılar” kavramı, bugün bize oldukça sıradan bir kavram olarak gelebilir. Sonuçta masamızın üzerinde duran basit bir hesap makinesinden tutun da kişisel bilgisayarımıza kadar bu ana kavram üzerinden işleyen aletlere sahibiz. Bilmeyiz ki bu kavramın sıradanlaşmasının ve bugün dünyada en çok kullanılan teknolojik aletler olan bilgisayarların tohumunun Turing’in o makalesiyle atıldığını…
Turing’in o makalesi, ileriki on yıllarda bir devrime ve paradigma değişimine neden olarak “Bilgisayar Çağı”nı getirmişti. Çünkü Turing’in çalışmaları, hesaplama işlemini makinelere yaptırarak çığır açıcı bir buluşa imzasını atacaktı. Bugünkü bilgisayarlar ve onları işleten programların özü bu kavram üzerine kuruluydu.
Tabii Turing’in çalışmaları başlı başına büyük etki yaratmasının yanı sıra birçok bilim insanının da bir noktada eksik kalan çalışmalarını tamamlaması açısından önemliydi. Sözgelimi, Alman matematikçi Kurt Gödel’in “evrensel makine” çalışmalarına büyük bir dayanak noktası sağlamış ve “Turing Makinesi” kavramının ortaya atılmasına neden olmuştu. Bu tip bir makine, algoritmada karşılığını bulan matematik hesaplamaları yapabilirdi. Ancak Turing, bugün “durma problemi” olarak da bilinen, Turing makinesinin yeterliliğine algoritma ile karar vermenin imkânı olmadığını ve bu sebeple söz konusu problemin çözümsüz olduğunu gösterecekti.
Dünya Savaşı sırasında Nazilere büyük bir güç veren üç çarklı Enigma makinesi, ordunun bütün stratejik manevraları için talimatların iletimini içermesi bakımından kritik bir öneme sahipti. Almanlara göre bu makinenin şifreleri çözülemezdi. Ancak unuttukları biri vardı: Alan Turing!
Savaşı bitiren icat
Şimdi yukarıda sadece değindiğimiz, Turing’in savaşı erken bitiren icadını daha derinlemesine inceleyelim. 2. Dünya Savaşı, Turing’in isminin sadece bilim değil dünya tarihine de yazılmasına neden olmuştu. Turing, İngiltere istihbaratının uzun süredir yakın markajındaydı. Çünkü Turing, yaptığı çalışmalarla savaşın kilit stratejik alanlarından “şifre çözme” konusunda ülkesine yardımcı olabilirdi. Bunun üzerine Turing, Nazi şifrelerinin çözülmesi için çalışan Bletchley Park’a davet edilmişti.
Burada Government Code and Cypher School’da (Hükümet Kod ve Şifre Okulu) Alman ordusunun elindeki Enigma makinesinden çıkan şifreli mesajların çözülmesi için sıkı bir çalışma yürütülüyordu. Ancak bu çaba yeterli değildi, böylesi büyük bir savaşta, düşmanınızın manevralarını önceden kestirebilmek ve gerekli önlemleri alabilmek için çok hızlı şifre çözümü yapılması gerekirken kısa şifrelerin çözümleri bile bazen günler alabiliyordu. Zira bu şifrelerin çözümü manuel, yani insan eliyle yapılıyordu.
Çözüm, Turing’in dehasında saklıydı. Turing, “Kimse bu konuda bir şey yapmıyor, bu tamamen benim işim olabilirdi.” diyerek kolları sıvadı ve başına geçtiği “Hut 8” ekibiyle birlikte Alman deniz kuvvetlerinin şifreli mesajlarını çözmeye girişti. İsmini, bombe adı verilen eski bir Polonya teknolojisinden alan, ancak Turing’in dokunuşuyla daha etkin bir hal alan devasa Bombe tasarımı, Nazilerin çözülemez dediği Enigma makinesinin şifrelerinin deşifre edilmesini sağlayacaktı. Ancak bu süreç oldukça sancılı geçecekti.
Bombe, temel olarak şifreli metinden (krip) bir parça alıyor ve Enigma’nın çark ve dağıtım tablosunun kombinasyonlarından geçiriyordu. Makine, ayrıntılı olarak incelemeye değer kombinasyonları çıkarana kadar çeşitli çelişkiler üretiyor ve daha az olası kombinasyonları kendi kendine eliyordu. Bunu bir insanın yapması günler ve haftalar alabilecekken Bombe bu süreyi gün ve günlere indiriyordu.
Bununla birlikte Turing, Bletchley Park’ta çalıştığı süre boyunca kriptoloji alanında fayda sağlayacak birçok yöntem geliştirmişti. 1942’de geliştirdiği ve Almanların stratejik emirlerini şifreleyen Lorenz şifre makinesinin çarklarındaki dizgiyi elle çözmeye yarayan Turingismus ve dünyanın ilk programlanabilir dijital elektronik bilgisayarı Colossus bunlardan yalnızca ikisiydi.
Alan Turing’in geliştirdiği elektromekanik şifre çözme makinesi Bombe (sağda) Almanların şifresi çözülemez dediği Enigma makinelerinin işleyişini çözerek İngiltere’nin Nazi Almanyası karşısında zafer kazanmasını sağlamıştı.
Yapay zeka çalışmaları
Bir makine düşünebilir mi?
Turing, savaştan sonra da çalışmalarına devam etti. Aklındaki belki de en nefes kesici soru: “Bir makine düşünebilir miydi?” sorusuydu. Makinenin zekâsı olabileceğini düşünüyordu ve “Turing testi” denen bir test hazırladı. Bu teste göre eğer makineler düşünebiliyorsa bir insandan ayırt edilemez olmalıydı. Bu minvalde kafa yoran Turing, devreleri, yönergeleri saklayan ilk bilgisayarlardan olan Manchester Mark 1 ve Pilot ACE (Otomatik Hesaplama Moturu) gibi bilgisayarlar üzerinde çalıştı. (Turing Testi halen başarıya ulaşmış değil. Eğer başarılırsa yapay zekânın zaferi olarak nitelendirilecek. Çalışmalar halen devam ediyor.)
İngiltere’ye katkılarından ötürü 1945’te şövalyelik nişanı almasına ve 1951’de Royal Society’ye (Kraliyet Cemiyeti) seçilmesine rağmen, devletin üst kademeleri ve istihbarat yetkilileri hariç kimse onun ne iş yaptığını ve kim olduğunu bilmiyordu. Turing’in eşcinsel olmasının da bunda büyük bir etkisi vardı tabii ki. Zira Turing, eşcinsel olmanın toplum tarafından kabul görmediği ve hatta hukuken yasak olduğu bir dönemde yaşıyordu. Bu sebeple 1952’de bir suçlamaya bile maruz kalmış, homoseksüelliğin bir “hastalık” olduğu düşünülerek hormon tedavisi uygulamasına tabi tutulmuştu. (İngiltere hükümeti, Turing’in gördüğü muamele yüzünden 2009’da resmen özür diledi.)
Zehirli elma
Bu hatalı uygulamalar onun psikoloji üzerinde olumsuz etkiler yapmaya başlamasına rağmen o, bilim merakından ve çalışkanlığından vazgeçmedi. Matematiksel biyolojide, organizmalara biçim veren “morfogenez” kavramı üzerine çalışmalar yürüttü. Bu makaleleri 1992’ye kadar yayımlanmadı.
Çağının çok ötesinde bir deha olan Alan Turing, 8 Haziran 1954’te evinde ölü bulundu. Ölüm nedeni siyanür zehirlenmesiydi ve öldüğünde yanı başında bulunan ısırık elma hiçbir zaman test edilmedi. Ölüm nedeninin intihar olduğu söylendi. Bir deha olarak değer görmesi ise ancak ölümünden sonra gerçekleşecekti. Bugün bilgisayar biliminin en seçkin ödülü onun ismini alıyor ve daha da değerlisi, her bilgisayar bilimci ve matematikçinin kalbinde yatan aslandır o; Alan Turing…
Not: Başrollerini Benedict Cumberbatch ve Keira Knightley’in paylaştığı 2014 yapımı The Imitation Game filmi hem Enigma’nın şifre çözüm sürecini hem de Turing’in cinsel tercihleri sebebiyle yalnızlaştırılmasını konu ediniyor.
Matematik bilgisayar ile kesin olarak çözülebilir mi?
1936-38 arasında Princeton Üniversitesi’nde Alonzo Church danışmanlığında doktorasını veren Turing, hocasıyla birlikte, fonksiyonların Turing Makinesi kullanılarak hesaplanabileceğini ileri süren bir tezi (Church-Turing tezi) ortaya attı. Bu tez kanıtlanamasa da bilgisayarcılar tarafından genel olarak kabul gördü. Turing Makinesi, günümüzde kullanılan bilgi işlem süreçlerinin hafıza, girdi-çıktı ve programlama özelliklerini öngörüyordu. Turing, herhangi bir matematiksel ifadenin doğru mu yoksa yanlış mı olduğunu belirleyebilecek bir prosedür olmadığını kanıtladı. Sonuç: Matematik kökten çözülemezdi.
Enigma neydi?
1. Dünya Savaşı sırasında şifresiz ya da kırılması kolay şifrelerle Almanları zor durumda bırakan iletişim sisteminin yenilenmeye ihtiyacı vardı. Alman Ordusu, aradığı çözümü 1918’de bulacaktı. Alman mühendis A. Scherbius’un patentini aldığı Enigma, yıllar süren eğitim ve geliştirme çalışmalarının ardından 1928’de faaliyete geçirilerek Nazilere 2. Dünya Savaşı’nın başında büyük bir üstünlük verdi.
İşleyişi: Denizaltılardan demiryollarına binlerce noktada kullanılan Enigma, ilkin güvenli olarak gönderilmesi gereken bir iletiyi şifreliyor. Ardından şifrelenmiş mesaj, alıcısına radyo, telgraf veya kurye tarafından ulaştırılıyor. Alıcı da yine Enigma’yı kullanarak mesajı deşifre ederek kodlanmamış düz metin haline getiriyordu.
Savaş boyunca yüz binden fazla üretilen Enigma, Hitler’in en büyük gücüydü. İngilizler, Enigma şifresini kırmak için 12.000 personel görevlendirdi. Ancak hiçbiri Alan Turing kadar başarılı olamayacaktı.
Batuhan Sarıcan / [email protected]
Kaynak:
Andrew Robinson, Bilim İnsanları: Bir Keşif Destanı. Çev: Y. Türedi, Yapı Kredi Yayınları, İstanbul, 2014, s.270-275
Graham Lawton, Neredeyse Her Şeyin Kökeni. Çev: Y.A. Dalar, Türkiye İş Bankası Kültür Yayınları, İstanbul, 2019, s.218-219
Süleyman Sevinç, Kriptolojinin Dönüm Noktası: Enigma. TÜBİTAK, Ankara, 2012
