Kontribusi Alan Turing untuk Ilmu Komputer

Alan Turing , salah satu pelopor ilmu komputer (teoretis), membuat banyak kontribusi ilmiah mani di bidang kami, termasuk mendefinisikan mesin Turing, tesis Gereja-Turing, ketidakpastian, dan tes Turing. Namun, penemuan-penemuan pentingnya tidak terbatas pada yang saya sebutkan.

Untuk menghormati Ulang Tahunnya yang ke-100, saya pikir akan lebih baik untuk meminta daftar yang lebih lengkap tentang kontribusi pentingnya bagi ilmu komputer, agar dapat lebih menghargai pekerjaannya.

Jadi, apa kontribusi penting / berpengaruh Alan Turing untuk ilmu komputer?

Pertanyaan ini sangat mirip dengan meminta kontribusi Newton untuk fisika, atau Darwin untuk biologi! Namun, ada aspek yang menarik dari pertanyaan yang telah diambil oleh banyak komentator: yaitu, di samping kontribusi besar yang diketahui semua orang, ada banyak kontribusi lebih kecil yang tidak diketahui kebanyakan orang --- serta banyak wawasan yang kita anggap lebih "modern," tetapi Turing menunjukkan dalam berbagai pernyataan bahwa dia sangat mengerti. (Kebetulan, hal yang sama berlaku untuk Newton dan Darwin.)

Beberapa contoh yang saya sukai (selain yang disebutkan sebelumnya):

Dalam "Mesin Komputasi dan Kecerdasan," Turing menyertakan diskusi yang cukup modern tentang manfaat dari algoritma acak:

Mungkin bijaksana untuk memasukkan elemen acak ke dalam mesin pembelajaran. Elemen acak agak berguna ketika kita mencari solusi dari beberapa masalah. Misalkan misalnya kita ingin menemukan angka antara 50 dan 200 yang sama dengan kuadrat dari jumlah digitnya, kita dapat mulai dari 51 kemudian mencoba 52 dan terus sampai kita mendapat nomor yang berfungsi. Sebagai alternatif, kita dapat memilih angka secara acak sampai kita mendapatkan angka yang baik. Metode ini memiliki keuntungan bahwa tidak perlu melacak nilai-nilai yang telah dicoba, tetapi kelemahannya adalah seseorang dapat mencoba yang sama dua kali, tetapi ini tidak terlalu penting jika ada beberapa solusi. Metode sistematis memiliki kelemahan bahwa mungkin ada blok besar tanpa solusi di wilayah ini yang harus diselidiki terlebih dahulu, Sekarang proses pembelajaran dapat dianggap sebagai pencarian bentuk perilaku yang akan memuaskan guru (atau kriteria lain). Karena mungkin ada sejumlah besar solusi yang memuaskan, metode acak tampaknya lebih baik daripada yang sistematis. Harus diperhatikan bahwa ia digunakan dalam proses evolusi yang analog.

Turing juga tampaknya adalah orang pertama yang menggunakan komputer digital untuk mencari contoh tandingan terhadap Hipotesis Riemann - lihat di sini .

Selain hasil teknis dari tesis Turing 1939 PhD (disebutkan oleh Lev Reyzin), tesis ini sangat terkenal karena memperkenalkan konsep oracle dan relativization ke dalam teori komputabilitas. (Beberapa orang mungkin berharap Turing tidak pernah melakukan itu, tapi aku bukan salah satu dari mereka! :-D)

Akhirnya, sementara ini dasar, tampaknya belum ada yang menyebutkan bukti keberadaan mesin Turing universal --- itu adalah kontribusi yang berbeda dari mendefinisikan model mesin Turing, merumuskan Tesis Gereja-Turing, atau membuktikan ketidakmampuan pemecahan Entscheidungsproblem, namun bisa dibilang yang paling "langsung" relevan dari mereka untuk revolusi komputer.

Saya tidak tahu ini sampai saat ini.

1) Dekomposisi LU dari suatu matriks disebabkan oleh Turing! Mempertimbangkan betapa mendasarnya dekomposisi LU, ini adalah salah satu kontribusi yang pantas untuk disorot dan dikenal secara luas (1948).

2) Turing adalah yang pertama muncul dengan "algoritma kertas" untuk catur. Pada saat itu, komputer digital pertama masih dibangun (1952).

Pemrograman catur memiliki serangkaian orang terkenal yang terkait dengannya, dengan Shannon, Turing, Herb Simon, Ken Thompson, dll. Dua yang terakhir memenangkan Penghargaan Turing. Dan Simom, tentu saja, memenangkan Nobel juga. (Shannon datang dengan cara untuk mengevaluasi posisi catur pada tahun 1948.)

Seperti disebutkan dalam pertanyaan, Turing adalah pusat untuk mendefinisikan algoritma dan komputabilitas, sehingga ia adalah salah satu orang yang membantu merakit lensa algoritmik. Namun, saya pikir kontribusi terbesarnya adalah melihat sains melalui lensa algoritmik dan bukan hanya perhitungan demi komputasi.

Selama WW2 Turing menggunakan ide komputer komputasi dan elektro-mekanis (sebagai lawan manusia) untuk membantu menciptakan bom Turing-Welchman dan alat-alat lain dan teknik formal untuk melakukan analisis kripto. Dia memulai transformasi kriptologi, bentuk seni, ke kriptografi, ilmu pengetahuan, yang diselesaikan Claude Shannon. Alan Turing melihat kriptologi melalui lensa algoritmik.

Pada 1948, Turing mengikuti minatnya pada otak, untuk menciptakan jaringan saraf tiruan pembelajaran pertama . Sayangnya manuskripnya ditolak oleh direktur NPL dan tidak diterbitkan (sampai 1967). Namun, itu mendahului pembelajaran bahasa Ibrani (1949) dan perceptrons Rosenblatt (1957) yang biasanya kita kaitkan dengan menjadi jaringan saraf pertama. Turing meramalkan fondasi connectionism (masih paradigma besar dalam ilmu kognitif) dan ilmu saraf komputasi. Alan Turing melihat otak melalui lensa algoritmik.

Pada tahun 1950, Turing menerbitkan mesin Komputasi dan kecerdasannya yang terkenal dan meluncurkan AI. Ini memiliki efek transformatif pada Psikologi dan Ilmu Kognitif yang terus memandang kognisi sebagai perhitungan pada representasi internal. Alan Turing melihat pikiran melalui lensa algoritmik.

Akhirnya pada tahun 1952 (seperti yang disebutkan @vzn) Turing menerbitkan The Chemical Basis of Morphogenesis. Ini telah menjadi karyanya yang paling banyak dikutip. Di dalamnya, ia bertanya (dan mulai menjawab) pertanyaan: bagaimana embrio berbentuk bola simetris berkembang menjadi organisme non-bola simetris di bawah aksi difusi kimia pelestarian simetri morfogen? Pendekatannya dalam makalah ini sangat fisika-y, tetapi beberapa pendekatan memang memiliki suasana TCS; Makalahnya membuat pernyataan kualitatif yang ketat (valid untuk berbagai konstanta dan parameter) alih-alih pernyataan kuantitatif berdasarkan konstanta dan parameter spesifik (di beberapa bidang: berpotensi tidak mungkin diukur). Sesaat sebelum kematiannya, ia melanjutkan penelitian ini dengan mengerjakan ide-ide dasar tentang apa yang akan menjadi simulasi kehidupan buatan, dan perlakuan biologi yang lebih terpisah dan tidak-persamaan-persamaan. Dalam posting blogSaya berspekulasi tentang bagaimana dia akan mengembangkan biologi jika dia punya lebih banyak waktu. Alan Turing mulai melihat biologi melalui lensa algoritmik.

Saya pikir kontribusi terbesar Turing (dan sering diabaikan) untuk ilmu komputer menunjukkan bahwa kita dapat memperoleh wawasan luas dengan melihat sains melalui lensa algoritmik. Saya hanya bisa berharap bahwa kita menghormati kejeniusannya dengan melanjutkan pekerjaannya.

Pertanyaan-pertanyaan Terkait

• Lensa algoritmik dalam ilmu sosial

• Perawatan modern dari jaringan saraf tipe-B Alan Turing

• Dampak pendekatan Alan Turing terhadap morfogenesis

Satu kontribusi yang kurang diketahui adalah penaksir Good-Turing untuk memperkirakan fraksi populasi "belum terlihat" ketika mengambil sampel. Ini digunakan dalam keanekaragaman hayati.

Makalah Turing tentang Memeriksa rutinitas besar yang dipresentasikan pada sebuah konferensi di Cambridge pada tahun 1949 mendahului penalaran formal tentang program yang dikembangkan oleh Floyd dan Hoare selama hampir dua dekade. Makalah ini hanya tiga halaman panjang dan berisi gagasan menggunakan invarian untuk membuktikan sifat-sifat program dan kemapanan untuk membuktikan penghentian.

Bagaimana kita bisa mengecek rutinitas dalam arti memastikan itu benar?

Agar orang yang memeriksa seharusnya tidak memiliki tugas yang terlalu sulit, programmer harus membuat sejumlah pernyataan tegas yang dapat diperiksa secara individual, dan dari mana kebenaran seluruh program dengan mudah diikuti.

Turing tertarik dan melakukan beberapa pekerjaan mani dalam pola difusi reaksi kimia. bidang penelitian ini telah berkembang secara substansial sejak ia mulai menyelidiki hal itu. telah terbukti memiliki ikatan dengan kemampuan komputasi misalnya dalam arti "Turing complete" [1]. reaksi kimia dapat dimodelkan dengan persamaan diferensial nonlinier yang kompleks sehingga dalam arti telah ditunjukkan bahwa persamaan diferensial nonlinier dengan kompleksitas yang cukup dapat mensimulasikan mesin Turing. berasal dari makalahnya tahun 1951 "dasar kimia morfogenesis" [4]

[1] kinetika kimia adalah Turing universal oleh Magnasco di PRL 97

[2] Struktur turing dalam reaksi kimia sederhana

[3] Pola turing dalam sistem reaksi kimia linier dengan difusi silang nonlinier oleh Franz

[4] dasar kimia morfogenesis, wikipedia

Berikut ini satu lagi yang saya temukan di blog Scott Aaronson (dan Q + A diambil dari sana):

Dalam gelar Ph.D. tesis, Turing mempelajari pertanyaan ( adalah teori):$F_α$

Diberikan mesin Turing yang berjalan selamanya, apakah selalu ada α ordinal sehingga membuktikan bahwa berjalan selamanya?$M$$F_α$$M$

Turing membuktikan:

Mengingat setiap mesin Turing yang berjalan selamanya, ada penyandian aksioma ( ) yang membuktikan bahwa berjalan selamanya.$M$$F_{\omega+1}$$M$

Sayangnya, definisi & perincian teknis lebih sulit untuk diringkas, tetapi posting yang terhubung ke blog berfungsi dengan baik untuk menjelaskannya.

di sini adalah survei online 9p yang luas, sangat diteliti / dirinci / retrospektif kontribusi spesifik dan lebih umum / jangka panjang Turing dalam Pemberitahuan Masyarakat Matematika Amerika oleh SB Cooper untuk peringatan 100 tahun, Inkomputabilitas setelah Alan Turing . beberapa kontribusi lain yang disebutkan dalam survei ini:

• Kesalahan pembulatan dalam makalah proses matriks , 1948. berpengaruh dalam analisis numerik dan perhitungan ilmiah dalam teori perhitungan

• Laporan Laboratorium Fisik Nasional tahun 1948 yang diterbitkan Intelligent Machinery menggambarkan model koneksionis awal , serupa dan sezaman dengan jaring saraf McCulloch dan Pitts yang terkenal .

• menunjukkan analisis Turing dan teori morfogenesis dapat dianggap sebagai landasan intelektual awal teori masif (dan masih berlangsung / aktif) kemudian dalam pengorganisasian diri dan fenomena yang muncul .

(dll)