Alan Turing

Schieferskulptur Turings mit einer deutschen Enigma-Verschlüsselungsmaschine, an deren Entschlüsselung während des Zweiten Weltkriegs er maßgeblich beteiligt war.

Statue von Turing an der University of Surrey

Alan Mathison Turing FRS^[1] [ˈælən ˈmæθɪsən ˈtjʊəɹɪŋ] (* 23. Juni 1912 in London; †  7. Juni 1954 in Wilmslow, Cheshire) war ein britischer Logiker, Mathematiker und Kryptoanalytiker. Er gilt heute als einer der einflussreichsten Theoretiker der frühen Computerentwicklung und Informatik. Turing schuf einen großen Teil der theoretischen Grundlagen für die moderne Informations- und Computertechnologie. Als richtungsweisend erwiesen sich auch seine Beiträge zur theoretischen Biologie.

Das von ihm entwickelte Berechenbarkeitsmodell der Turingmaschine bildet eines der Fundamente der theoretischen Informatik. Während des Zweiten Weltkrieges war er maßgeblich an der Entzifferung der mit der Enigma verschlüsselten deutschen Funksprüche beteiligt. Der Großteil seiner Arbeiten blieb nach Kriegsende jedoch unter Verschluss.

Turing entwickelte 1953 eines der ersten Schachprogramme, dessen Berechnungen er mangels Hardware selbst durchführte. Nach ihm benannt sind der Turing Award, die bedeutendste Auszeichnung in der Informatik, sowie der Turing-Test zum Nachweis künstlicher Intelligenz.^[2]

Wegen seiner damals als Straftat bzw. als Krankheit geltenden Homosexualität wurde er 1952 einer psychiatrischen Zwangsbehandlung unterzogen, unter anderem mit weiblichen Hormonen zur „chemischen Kastration“^[3]. Zudem wurde ihm das Recht entzogen, weiter an geheimen Projekten des britischen Nachrichtendienstes zu arbeiten. Turing war bis dahin ein hervorragender Sportler gewesen, insbesondere als Marathonläufer. Die Hormonbehandlung führte zu einer Verweiblichung seines Körpers, in der Folge erkrankte er an einer Depression. Diese Ereignisse werden mit seinem Tod 1954 in Verbindung gebracht, der sehr wahrscheinlich ein Suizid war. Im Jahr 2009 sprach der britische Premierminister Gordon Brown eine offizielle Entschuldigung im Namen der Regierung für die damalige „entsetzliche Behandlung“ Turings aus und würdigte dessen „außerordentliche Verdienste“ während des Kriegs.

Kindheit und Jugend

Turings Vater Julius Mathison Turing war britischer Beamter beim Indian Civil Service. Er und seine Frau Ethel Sara (geborene Stoney) wünschten, dass ihre Kinder in Großbritannien aufwüchsen. Deshalb kehrte die Familie vor Alans Geburt aus Chatrapur, damals Britisch-Indien, nach London-Paddington zurück, wo Alan Turing am 23. Juni 1912 zur Welt kam. Da der Staatsdienst seines Vaters noch nicht beendet war, reiste dieser im Frühjahr 1913 erneut nach Indien, wohin ihm seine Frau im Herbst folgte. Turing und sein älterer Bruder John wurden nach St. Leonards-on-the-Sea, Hastings, in die Familie eines pensionierten Oberst und dessen Frau in Pflege gegeben. In der Folgezeit pendelten die Eltern zwischen England und Indien, bis sich Turings Mutter 1916 entschied, längere Zeit in England zu bleiben und die Söhne wieder zu sich nahm.

Schon in frühester Kindheit zeigte sich die hohe Begabung und Intelligenz Turings. Es wird berichtet, dass er sich innerhalb von drei Wochen selbst das Lesen beibrachte und sich schon früh zu Zahlen und Rätseln hingezogen fühlte.

Im Alter von sechs Jahren wurde Turing auf die private Tagesschule St. Michael's in St. Leonards-on-the-Sea geschickt, wo die Schulleiterin frühzeitig seine Begabung bemerkte. 1926, im Alter von 14 Jahren, wechselt er auf die Sherborne School in Dorset. Sein erster Schultag in Dorset fiel auf einen Generalstreik in England. Turing war jedoch so motiviert, dass er die 100 Kilometer von Southampton zur Schule allein auf dem Fahrrad zurücklegte und dabei nur einmal in der Nacht an einer Gaststätte Halt machte; so berichtete jedenfalls die Lokalpresse.

Turings Drang zur Naturwissenschaft traf bei seinen Lehrern in Sherborne auf wenig Gegenliebe. Sie setzten eher auf Geisteswissenschaften als auf Naturwissenschaften. Trotzdem zeigte Turing auch weiterhin bemerkenswerte Fähigkeiten in den von ihm geliebten Bereichen. So löste er für sein Alter fortgeschrittene Aufgabenstellungen, ohne zuvor irgendwelche Kenntnisse der elementaren Infinitesimalrechnung erworben zu haben.

Im Jahr 1928 stieß Turing auf die Arbeiten Albert Einsteins. Er verstand sie nicht nur, sondern entnahm einem Text selbständig Einsteins Bewegungsgesetz, obwohl dieses nicht explizit erwähnt wurde.

College und theoretische Arbeiten

Turings Widerstreben, für Geisteswissenschaften genauso hart wie für Naturwissenschaften zu arbeiten, hatte zur Folge, dass er einige Male durch die Prüfungen fiel. Weil dies seinen Notendurchschnitt verschlechterte, musste er 1931 auf ein College zweiter Wahl gehen, das King’s College, Cambridge, entgegen seinem Wunsch, am Trinity College zu studieren. Turing studierte von 1931 bis 1934 unter Godfrey Harold Hardy, einem respektierten Mathematiker, der den Sadleirian Chair in Cambridge innehatte, das zu der Zeit ein Zentrum der mathematischen Forschung war.

1-Band-Turingmaschine: abstraktes Modell eines Rechners, der mit nur drei Operationen (lesen, schreiben und Kopf bewegen) sämtliche berechenbare Probleme lösen kann

In seiner für diesen Zweig der Mathematik grundlegenden Arbeit On Computable Numbers, with an Application to the “Entscheidungsproblem” (28. Mai 1936) formulierte Turing die Ergebnisse Kurt Gödels von 1931 neu. Er ersetzte dabei Gödels universelle, arithmetisch-basierte formale Sprache durch einfache, formale Geräte, die heute unter dem Namen Turingmaschine bekannt sind. („Entscheidungsproblem“ verweist auf eine Problemstellung, die David Hilbert in seinen „Problemen“ formuliert hatte.) Turing bewies, dass solch ein Gerät in der Lage ist, „jedes vorstellbare mathematische Problem zu lösen, sofern dieses auch durch einen Algorithmus gelöst werden kann“.

Turingmaschinen sind bis zum heutigen Tag Schwerpunkt der theoretischen Informatik. Mit Hilfe der Turingmaschine gelang Turing der Beweis, dass es keine Lösung für das Entscheidungsproblem gibt. Er zeigte also, dass die Mathematik nicht nur unvollständig ist, sondern auch, dass es allgemein keine Möglichkeit gibt festzustellen, ob eine bestimmte Aussage beweisbar ist. Dazu bewies er, dass das Halteproblem für Turingmaschinen nicht lösbar ist, d. h., dass es nicht möglich ist, algorithmisch zu entscheiden, ob eine Turingmaschine jemals zum Stillstand kommen wird. Obwohl Turings Beweis erst nach dem von Alonzo Church mit Hilfe des Lambda-Kalküls geführten Beweis veröffentlicht wurde, so ist Turings Arbeit doch beträchtlich populärer, da einfacher und intuitiv zugänglich. Auch war der Begriff der „Universellen (Turing-) Maschine“ neu, einer Maschine, welche jede beliebige andere Turing-Maschine imitieren kann.

1938 und 1939 verbrachte Turing zumeist an der Princeton University und studierte dort unter Alonzo Church. 1938 erwarb Turing den Doktortitel in Princeton. Seine Doktorarbeit führte den Begriff der „Hypercomputation“ ein, bei der Turingmaschinen zu so genannten Orakel-Maschinen erweitert werden. So wurde das Studium von nicht-algorithmisch lösbaren Problemen ermöglicht.

Nach seiner Rückkehr nach Cambridge im Jahr 1939 besuchte Turing Vorlesungen des österreichisch-britischen Philosophen Ludwig Wittgenstein über die Grundlagen der Mathematik. Die beiden diskutierten und stritten vehement: Turing verteidigte den mathematischen Formalismus, während Wittgenstein der Meinung war, dass Mathematik überbewertet sei und keine absolute Wahrheit zutage bringen könne.

Kryptoanalyse

Nachbau einer Turing-Bombe

Während des Zweiten Weltkriegs war Turing einer der herausragenden Wissenschaftler bei den erfolgreichen Versuchen in Bletchley Park, verschlüsselte deutsche Funksprüche zu entziffern. Er steuerte einige mathematische Modelle bei, um sowohl die Enigma- als auch Fish-Verschlüsselungen zu dechiffrieren. Die Einblicke, die Turing bei den Fish-Verschlüsselungen gewann, halfen später bei der Entwicklung des ersten digitalen, programmierbaren elektronischen Röhrencomputers ENIAC. Konstruiert von Max Newman und seinem Team und gebaut in der Post Office Research Station in Dollis Hill von einem von Thomas Flowers angeführten Team im Jahr 1943, entzifferte Colossus die Fish-Chiffren. Weiterhin half Turing die so genannten Bomben zu konstruieren. Diese Rechenmaschinen wurden wegen ihres Tickens so genannt und waren eine weiterentwickelte Version der von dem Polen Marian Rejewski konstruierten Bomba-Maschinen zur Suche nach den Schlüsseln für Enigma-Nachrichten. Dabei handelte es sich um elektromechanische Geräte, die mehrere nachgebaute Enigma-Maschinen verbanden und so in der Lage waren, viele mögliche Schlüsseleinstellungen der Enigma-Nachrichten durchzutesten und gegebenenfalls zu eliminieren.

Turings Mitwirkung als einer der wichtigsten Codeknacker bei der Entzifferung der Enigma war bis in die 1970er Jahre geheim; nicht einmal seine engsten Freunde wussten davon. Die Entzifferung geheimer deutscher Funksprüche war eine kriegsentscheidende Komponente für den Sieg der Alliierten im U-Boot-Krieg.

Arbeit an frühen Computern – Der Turing-Test

Von 1945 bis 1948 war Turing im National Physical Laboratory in Teddington tätig, wo er am Design der ACE (Automatic Computing Engine) arbeitete. Der Name der Maschine ist abgeleitet von der Analytical Engine des Mathematikers Charles Babbage, dessen Werk Turing zeitlebens bewunderte.

Ab 1948 lehrte Turing an der Universität Manchester und wurde im Jahr 1949 stellvertretender Direktor der Computerabteilung. Hier arbeitete er an der Software für einen der ersten echten Computer, den Manchester Mark I und gleichzeitig weiterhin verschiedenen theoretischen Arbeiten. In „Computing machinery and intelligence“ (Mind, Oktober 1950) griff Turing die Problematik der künstlichen Intelligenz auf und schlug den Turing-Test als Kriterium vor, ob eine Maschine mit dem Menschen vergleichbar denkfähig ist. Er beeinflusste durch die Veröffentlichung die Entwicklung der Künstlichen Intelligenz maßgeblich.

1952 schrieb er ein Schachprogramm. Da es keine Computer mit ausreichender Leistung gab, um es auszuführen, übernahm Turing dessen Funktion und berechnete jeden Zug selbst. Dies dauerte bis zu 30 Minuten pro Zug. Das einzige schriftlich dokumentierte Spiel verlor er gegen einen Kollegen.

Arbeit an mathematischen Problemen der Biologie

Von 1952 bis zu seinem Tod 1954 arbeitete Turing an mathematischen Problemen der Biologie. Er veröffentlichte 1952 eine Arbeit zum Thema „The Chemical Basis of Morphogenesis“. In diesem Artikel wurde erstmals ein Mechanismus beschrieben, wie Reaktions-Diffusions-Systeme spontan Strukturen entwickeln können. Dieser heute als Turing-Mechanismus bekannte Prozess steht noch heute im Mittelpunkt vieler chemisch-biologischer Strukturbildungstheorien. Turings weiteres Interesse galt dem Vorkommen der Fibonacci-Zahlen in der Struktur von Pflanzen. Spätere Arbeiten blieben bis zur Veröffentlichung seiner gesammelten Werke 1992 unveröffentlicht.

Verfolgung wegen Homosexualität und Turings Tod

1952 half der 19-jährige Arnold Murray, zu dem Turing eine gleichgeschlechtliche Beziehung hatte, einem Komplizen dabei, in Turings Haus einzubrechen. Turing meldete daraufhin einen Diebstahl bei der Polizei, die ihm als Folge der Ermittlungen eine sexuelle Beziehung zu Murray vorwarf. Homosexuelle Handlungen waren - wie in den meisten anderen Ländern - auch in Großbritannien strafbar, Turing wurde wegen „grober Unzucht und sexueller Perversion“ angeklagt. Turing sah keinen Anlass, sich wegen dieser Vorwürfe zu rechtfertigen.

Nach seiner Verurteilung zu einer Gefängnisstrafe wurde er vor die Wahl gestellt, die Haftstrafe anzutreten oder, da zu seiner Zeit Homosexualität von weiten Teilen der Psychiatrie als Krankheit angesehen wurde, sich behandeln zu lassen. Er entschied sich für die psychiatrische Behandlung, zu der auch eine medikamentöse Behandlung mit dem Hormon Östrogen gehörte. Östrogen wurde eine triebhemmende Wirkung zugeschrieben. Diese dauerte ein Jahr und führte zu Nebenwirkungen wie der Vergrößerung der Brustdrüse. Auch wenn er seine körperlichen Veränderungen mit Humor kommentierte, musste die Verweiblichung seiner Konturen den sportlichen Läufer und Tennisspieler schwer getroffen haben. Turing erkrankte an einer Depression.

1954 starb Turing, wahrscheinlich durch Suizid, an einer Cyanidvergiftung, dem Anschein nach von einem vergifteten Apfel herrührend, den man halb aufgegessen neben ihm auffand. Die Ermittler versäumten es jedoch, den Apfel auf Gift untersuchen zu lassen. Es wird berichtet, dass Turing seit 1938, nachdem er den Film „Schneewittchen und die sieben Zwerge“ gesehen hatte, immer wieder die Verse „Dip the apple in the brew / Let the sleeping death seep through“ („Tauch den Apfel ins Gebräu / Lass den Schlaftod einziehen“) sang. Unter seinen Biographen ist die Annahme verbreitet, die psychiatrische Behandlung mit ihren Nebenwirkungen sei eine der Hauptursachen für den Suizid gewesen.

Postume Ehrungen

Gedenktafel an Turings Haus

Eine Turing-Statue wurde am 23. Juni 2001 in Manchester enthüllt. Sie steht im Sackville Park, zwischen den wissenschaftlichen Gebäuden der Universität Manchester und dem Homosexuellenviertel der Canal Street.

An seinem 50. Todestag, dem 7. Juni 2004, wurde zum Gedenken an Turings frühzeitigen Tod eine Tafel an seinem früheren Haus „Hollymeade“ in Wilmslow enthüllt.

Der Turing Award wird jährlich von der Association for Computing Machinery an Personen verliehen, die große Arbeit im Informatikbereich geleistet haben. Er wird weithin als Nobelpreis der Informatik angesehen.

Der Bletchley Park Trust hat am 19. Juni 2007 eine Statue Turings in Bletchley Park enthüllt. Die Skulptur wurde von Stephen Kettle gestaltet, der als Material für sein Kunstwerk walisischen Schiefer verwendete.^[4]

2009 unterzeichneten tausende Briten eine Petition, in der sie eine postume Entschuldigung von der britischen Regierung forderten. Der Initiator der Kampagne, der britische Programmierer John Graham-Cumming, regte zudem an, Alan Turing den Titel „Sir Alan“ zu verleihen.^[3][5] Am 10. September 2009 veröffentlichte der britische Premierminister Gordon Brown eine Erklärung, in der er, im Namen der britischen Regierung, die Verfolgung Turings bedauerte und den außerordentlichen Beitrag während des Zweiten Weltkriegs würdigte.^[6]

Im „Turing-Jahr 2012“ finden zu Alan Turings hundertstem Geburtstag weltweit Veranstaltungen zur Würdigung und Gedenken seiner Leistungen statt.^[7]

Trivia

• Alan Turing war ein hervorragender Marathonläufer. Bei den Vorausscheidungen für die Olympischen Sommerspiele 1948 in London erreichte er einen fünften Platz und war mit 2:46 Stunden nur elf Minuten langsamer als der spätere britische Silbermedaillengewinner Tom Richards.^[8]
• Angeblich hat sich Apple beim Design seines Logos, eines angebissenen Apfels in Regenbogenfarben, vom tragischen Tod des Computerpioniers Turing inspirieren lassen. Diese Annahme wurde jedoch von Steve Jobs mit den Worten widerlegt, dass er wünschte, damals daran gedacht zu haben, es aber nicht getan hätte.^[9] Apple hatte wohl die Legende im Sinn, nach der Isaac Newton zu seiner Gravitationstheorie inspiriert worden sein soll, als ihm ein Apfel auf den Kopf fiel.^[10]
• Wie der Computerpionier Heinz Billing vom Max-Planck-Institut für Physik (München) in seinen Lebenserinnerungen schreibt, haben sich Alan Turing und Konrad Zuse 1947 in Göttingen getroffen. In Form eines Kolloquiums befragten britische Fachleute (neben Turing u.a. John R. Womersley und Arthur Porter) deutsche Wissenschaftler wie Zuse, Billing, Alwin Walther und Helmut Schreyer.^[11]
• 2012 wurde im Heinz Nixdorf MuseumsForum in Paderborn zu Ehren von Turing eine Abfolge von Ausstellungen mit dem Titel Genial & Geheim gezeigt.^[12]
• Am Institut für Informatik der Westfälischen Wilhelms-Universität in Münster wurden Ende der 2000er Jahre von Prof. Achim Clausing zwei Originaldrucke der bedeutendsten Veröffentlichungen Turings im Nachlass von Prof. Heinrich Scholz entdeckt, die seit 1945 verschollen waren.^[13] Hierbei handelt es sich um die Arbeit „On Computable Numbers With an Application to the Entscheidungsproblem“ aus dem Jahr 1936, die Scholz noch im selben Jahr mit einer Postkarte von Turing anforderte.^[13] Auf Basis dieser Arbeit hielt Scholz nach Clausings Aussage „das weltweit erste Seminar über Informatik“.^[13] Die zweite Arbeit stammt aus dem Jahr 1950 und ist eine Abhandlung über die Entwicklung der künstlichen Intelligenz, die Turing mit einem handschriftlichen Kommentar versah: „Dies ist wohl meine letzte Kopie“.^[13] Bei Sotheby’s wurden vergleichbare Drucke von Turing, die keine Widmung aufwiesen, für 180.000 Euro versteigert.^[13]

Werke

• 1937: On Computable Numbers, with an Application to the Entscheidungsproblem. In: Proceedings of the London Mathematical Society. Band 42, S. 230–65, doi:10.1112/plms/s2-42.1.230 (oxfordjournals.org). 
• 1950: Computing Machinery and Intelligence. In: Mind. Band LIX, Nr. 236, ISSN 0026-4423, S. 433–460, doi:10.1093/mind/LIX.236.433 (loebner.net).  - schlägt den „Turing-Test“ vor, um die Frage der Intelligenz eines Computerprogramms zu klären
• 1950: Patent GB718895.‌
• 1951: Patent GB694679.‌
• 1952: The Chemical Basis of Morphogenesis. In: Philosophical Transactions of the Royal Society of London, series B. Band 237, Nr. 641, S. 37–72, doi:10.1098/rstb.1952.0012. 
• 1987: Intelligence Service. Schriften. Hrsg. von Friedrich Kittler und Bernhard Dotzler, Brinkmann u. Bose, Berlin, ISBN 3-922660-22-3.

Literatur

• Friedrich L. Bauer: Entzifferte Geheimnisse, Methoden und Maximen der Kryptographie. Springer, Berlin 2000 (3. Aufl.). ISBN 3-540-67931-6
• Herbert Bruderer: Konrad Zuse und die Schweiz. Wer hat den Computer erfunden? Charles Babbage, Alan Turing und John von Neumann, Oldenbourg Verlag, München 2012, XXVI, 224 Seiten, ISBN 978-3-486-71366-4
• Francis Harry Hinsley, Alan Stripp: Codebreakers - The inside story of Bletchley Park. Oxford University Press, Reading, Berkshire 1993. ISBN 0-19-280132-5
• Rolf Hochhuth: Alan Turing. Erzählung, Rowohlt, Reinbek 1987, ISBN 3-499-22463-1
• Andrew Hodges: Alan Turing, Enigma, Springer, Berlin 1994, ISBN 3-211-82627-0 (hervorragende Biographie)
• David Leavitt: The Man Who Knew Too Much. Alan Turing and the Invention of the Computer, W W Norton & Co Ltd 2006. ISBN 0-393-32909-7
• Wolf Schneider: Große Verlierer. Von Goliath bis Gorbatschow, Rowohlt. Reinbek 2004. ISBN 3-498-06365-0, darin enthalten ein Kapitel über Alan Turing
• Gordon Welchman: The Hut Six Story - Breaking the Enigma Codes. Allen Lane, London 1982; Cleobury Mortimer M&M, Baldwin Shropshire 2000. ISBN 0-947712-34-8
• George Dyson: Turing's Cathedral. The Origins of the Digital Universe. Pantheon 2012, ISBN 978-0-375-42277-5.
• Walther Ch. Zimmerli u. Stefan Wolf (Hg.): Alan Turing: Kann eine Maschine denken? (übersetzt von P. Gänßler), in: Künstliche Intelligenz. Philosophische Probleme, Stuttgart 1994, S. 39-78.

Film

• Der codierte Mann (Breaking the Code, 1996) – Regie: Herbert Wise. Fernsehfilm der BBC über Leben und Arbeit Turings, der von Derek Jacobi gespielt wird.^[14]

Weblinks

Commons: Alan Turing – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Wikiquote: Alan Turing – Zitate

• Literatur von und über Alan Turing im Katalog der Deutschen Nationalbibliothek
• Andrew Hodges: Eintrag In: Edward N. Zalta (Hrsg.): Stanford Encyclopedia of PhilosophyVorlage:SEP/Wartung/Parameter 1 und Parameter 3 und nicht Parameter 2
• The Turing Archive for the History of Computing (englisch)
• The Turing Digital Archive (Univ. of Cambridge) (englisch)
• Eine ausführliche Liste von Turings Artikeln und Vorlesungen, sowie übersetzte Artikel und Artikelsammlungen
• Website mit Lebenslauf und vielen weiterführenden Texten (englisch)
• Genial & geheim – Alan Turing in 10 Etappen: Sonderausstellung des Heinz Nixdorf MuseumsForum zum 100. Geburtstag von Alan Turing
• Turing und Schach
• spektrum.de spektrum der Wissenschaft, Juni 2011: Vor 99 Jahren geboren ALAN TURING
• Neue Zürcher Zeitung: Turingmaschine im Rückwärtsgang: zum 100. Geburtstag von Alan Turing (18. Januar 2012)
• Breaking the Code (dt. Der codierte Mann). Die BBC-Filmbiographie von 1996 mit Derek Jacobi ist hier in Englisch frei zugänglich.
• Computerpionier Alan Turing - am 23. Juni 2012 wäre er 100 Jahre alt geworden (Wie ein schwuler Mathematiker den Geheimcode der Nazis knackte - Financial Times Deutschland vom 22. Juni 2012)

Belege