„Wir können nur wenig vorausblicken …“

Eine Nach-Betrachtung zum 100. Geburtstag Alan Turings

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Viele theoretische Grundlagen heutiger Computertechnik und Informatik gehen auf Alan Turing zurück. Unter anderem legte er 1936 mit seiner Arbeit „On Computable Numbers“ den Grundstein der heutigen Informatik.

Wir können nur wenig vorausblicken, sehen dort aber viel, was es zu tun gilt“ [1]: Alan Turing ist nicht 100 Jahre alt geworden. Vereinsamt starb er nach einer Cyanid-Vergiftung kurz vor seinem 42. Geburtstag, ein Geschehen, über das seine Biographen bis heute rätseln. Die einen sehen in seinem Tod das Auftragswerk eines Geheimdienstes, die anderen nehmen einen Selbstmord an, bedingt durch Depressionen nach der Östrogen-„Therapie“. Das wichtigste Beweisstück, ein angebissener vergifteter Apfel, wurde von der Polizei nicht gesichert.

Alan Turing war ein schwuler, atheistischer britischer Mathematiker. Zu seinem 100. Geburtstag wurde er vom schwulen Berliner Mathematiker Günter Ziegler recht eigenwillig geehrt, denn Ziegler interpretierte den Berliner Christopher Street Day am 23. Juni zu einem Erinnerungsmarsch für Turing um und seinen Tod als Folge eines Coming-Out, das nicht die Türen öffnete wie bei Ziegler. „Dich hingegen hat es alles gekostet, dass Du mit Deinem Schwulsein offen umgegangen bist. 1952 war das. Was Dir angetan wurde, war geltendes Recht. Unrecht war es trotzdem. Man hat Dich vor eine unmenschliche Alternative gestellt: Gefängnis oder „chemische Kastration“. Du hast eine Hormontherapie über Dich ergehen lassen. Dir, dem Marathonläufer, der 1948 bei den Olympischen Spielen mitlaufen wollte, sollen Brüste gewachsen sein.“

Unvollständig

Im Jahre 1931 bewies der Mathematiker Kurt Gödel, dass es in formalen Systemen logische Aussagen gibt, die man weder beweisen noch widerlegen, die man also weder als wahr noch als falsch bezeichnen kann. In dem Jahr, in dem Gödel seinen „Unvollständigkeitssatz“ [2] veröffentlichte, schloss der junge Alan Turing seinen Schulbesuch mit Auszeichnung ab und begann sein Mathematik-Studium. Die Schule schenkte ihm das deutsche Original „Mathematische Grundlagen der Quantendynamik“, mit dem John von Neumann die Quantenphysik mathematisch begründete. Von Neumann, Gödel, die Theorien von Einstein und die mathematische Philosophie von Bertrand Russell bildeten die Grundpfeiler, auf denen Alan Turing ein komplett neues Gebilde entwarf, die Turing-Maschine. Sie ist eine Art Computerprogramm, erdacht zu einer Zeit, als es noch keine Computer gab, entwickelt, um Gödels Beweis maschinell durchzuführen. Die Turing-Maschine ist ein Gerät, das in der Lage ist, „jedes vorstellbare mathematische Problem zu lösen, sofern dieses auch durch einen Algorithmus gelöst werden kann“, heißt es in Turings 1936 veröffentlichter Arbeit „On computable numbers, with an application to the Entscheidungsproblem“ [3].

Eine Turing-Maschine besteht aus einem unendlich langen Speicherband, das in Zellen unterteilt ist, in denen die Daten stehen. Außerdem besitzt sie einen Lese/Schreibkopf, der die Daten aus einer Zelle nimmt, nach den Anweisungen eines Steuerprogrammes bearbeitet und in eine weitere Zelle schreibt. Auf diese Weise können alle mathematischen Operationen, in kleinste Rechenschritte übersetzt, durchgeführt werden. Wie Turing sich selbst die Maschine vorstellte, ist nicht bekannt, denn er hinterließ zu seinem Aufsatz keinerlei Notizen oder Entwürfe. „Es gibt so viele Dinge, die er nicht tat. Er hat niemals eine Erklärung aufgeschrieben, wie seine Universalmaschine von 1936 mit den ersten digitalen Rechnern verwandt ist, die ab 1945 gebaut wurden. Er hat niemals darauf hingewiesen, dass er das Prinzip des Computers entdeckt hatte“, schreibt der Turing-Biograph Andrew Hodges.

Folgt man der Turing-Forschung, so wurde seine bahnbrechende Arbeit zunächst nur von zwei Mathematikern rezipiert und verstanden. Der eine war der Amerikaner Alonzo Church, der Turings Arbeit wohlwollend rezensierte und den Briten nach Princeton einlud. Der andere war der Deutsche Heinrich Scholz. Scholz leitete an der Universität Münster das Institut für mathematische Logik und Grundlagenforschung und schrieb beeindruckt an Turing: „Die Methode, die Sie verwendet haben, um die Unlösbarkeit des Entscheidungsproblems schon für den Hilbertschen Prädikatenkalkül der ersten Stufe zu zeigen, ist so fein und originell, dass ich mir vorgenommen habe, über Ihre Arbeit in unserer logistischen Arbeitsgemeinschaft vortragen zu lassen.“ Tatsächlich wurden später an seinem Institut Turing-Maschinen gebaut, in den 60er-Jahren von den Scholz-Schülern Gisbert Hasenjäger und Dieter Rödding, aus Ersatzteilen für Schaltschränke und Telefonapparate, geschenkt von der Deutschen Bundespost.

Nach dem Krieg meldete sich Turing wieder bei Scholz und schickte ihm seine Arbeit „Computing Machinery and Intelligence“ [1] und wurde von Scholz im Jahre 1952 im Gegenzug zu Vorträgen eingeladen. Turing musste aber „wegen einer Krankheit“ absagen: Im Februar 1952 wurde er festgenommen, weil er Sex mit einem 19-jährigen Mann hatte, den er in der Schwulenszene von Manchester kennengelernt hatte. Er wurde zur „chemischen Kastration“ gezwungen.

Turing-Test

In seinem 1950 veröffentlichten Aufsatz über die Frage der künstlichen Intelligenz (KI) schlug Turing ein Verfahren vor, das heute als Turing-Test der „Turing für die breite Masse“ geworden ist. Regelmäßig wird dann die menschliche Kreativität oder die Fähigkeit zu Lügen ins Feld geführt, der Maschinen nichts entgegensetzen können. Mit der Frage „Können Maschinen denken?“ erinnerte etwa das Berliner Forum Technoversum an den Geburtstag von Turing.

In der Skizze von Turing ist der Turing-Test ein einfaches Verfahren: Da ist ein Mensch via Tastatur und Bildschirm mit zwei Gesprächspartnern verbunden, die ihn davon überzeugen sollen, dass sie Menschen sind. Einer der Partner ist jedoch ein Computer. Wenn der Mensch nach einem längeren Gespräch nicht sagen kann, wer der Computer ist, haben die Maschinen das menschliche Denkvermögen erreicht und man kann von künstlicher Intelligenz sprechen. Mit diesem Ansatz wird bis heute um den Loebner-Prize gestritten, bei dem vier Juroren die Leistungen der teilnehmenden Chatbot-Software bewerten. Zum 100. Geburtstag gab es im britischen Bletchley Park den ultimativen Turing-Test: 30 Juroren testeten 25 Menschen und 5 Chatbots. Eines der 5 Programme, Eugene Goostman [4] von der KI-Abteilung der Princeton University, erzielte erstaunliche Ergebnisse.

Anders als bei üblichen KI-Ansätzen ist Eugene Goostman mit einer penibel abgesicherten Vita ausgestattet, auf der dann der Erfahrungsschatz der KI aufgebaut wurde. Eugene Goostman ist ein 13-Jähriger aus Odessa, der eigene Geschichten aus seinem Leben erzählt und damit regelmäßig Menschen täuschen kann. Damit entspricht die Software vielleicht nicht ganz den Vorgaben für den Turing-Test, arbeitet aber durchaus im Sinne von Alan Turing. In seinem Aufsatz merkte Turing er an, dass der Mensch ein soziales Wesen ist. So findet sich im Text ein Bekenntnis zum Leben, das dem Programm der KI widerspricht. Intelligenz ist ein soziales Produkt und ein isoliertes Leben ist nicht lebenswert: „Wie ich erwähnt habe, entwickelt der isolierte Mensch keinerlei intellektuelle Fähigkeiten. Es ist für ihn notwendig, in eine Umgebung mit anderen Menschen eingebettet zu sein, deren Techniken er während der ersten zwanzig Jahre erlernt. Er mag dann etwas eigene Forschung betreiben und ein paar Entdeckungen machen, die er mit anderen Menschen teilt. Aus dieser Sicht muss die Suche nach neuen Techniken als Unternehmen der ganzen menschlichen Gemeinschaft, nicht so sehr einzelner Individuen betrachtet werden.“

Codeknacker

Bletchley Park ist das Stichwort, wenn sich Historiker mit Alan Turing auseinandersetzen. Turing ging nach einem Aufenthalt in Princeton bei Alonzo Church 1939 zur „Government Code and Cipher School“ des britischen Geheimdienstes nach Bletchley Park. Zeitweise arbeiteten bis zu 10 000 Menschen daran, deutsche Funksprüche zu entschlüsseln. Turings besondere Leistung bestand darin, die mathematischen Verfahren zu entwickeln, die die Wahrscheinlichkeit bestimmten, unter den Milliarden von Verschlüsselungsmöglichkeiten der deutschen Chiffriermaschine Enigma ein paar Tausend besonders wahrscheinliche Kombinationen zu finden. Diese wurden dann von sogenannten Turing-Bomben systematisch durchprobiert. Hatte man den vermuteten Klartext gefunden, konnte schnell der Tagesschlüssel rekonstruiert und die gesamten abgefangenen Funksprüche entschlüsselt werden.

In seiner Dissertation „On the Gaussian Error Function“ hatte sich Turing im Jahre 1935 mit einem der wichtigsten Sätze der Wahrscheinlichkeitstheorie beschäftigt und praktisch die zentralen Grenzwertsätze ein zweites Mal gefunden. Auf Grundlage der Wahrscheinlichkeitstheorie konnte Turing nachweisen, dass die Walzenstellungen der Enigma entscheidend für die Verschlüsselung sind und das zur Verbesserung der Verschlüsselung zusätzlich genutzte Steckerbrett die Qualität des Schlüssels nicht erhöhte. Für seine Leistung, die entscheidend den per Funk geführten U-Boot-Krieg im Atlantik beeinflusste, erhielt Turing den Orden des Britischen Empire – und das Verbot, darüber zu sprechen, wofür der Orden verliehen wurde.

Turings „Gegenspieler“ auf deutscher Seite war jener Gisbert Hasenjäger, der später in Münster Turing-Maschinen bauen sollte. Er war als Soldat noch vor seinem beabsichtigten Mathematikstudium unter Heinrich Scholz in die Chiffrierabteilung des Oberkommandos der Wehrmacht abkommandiert worden und der einzige Verschlüsselungsexperte, der für die Sicherheitsüberprüfung der Enigma zuständig war. Hasenjäger gelang es ebenfalls, Enigmaverschlüsselte Texte zu dechiffrieren und die Technik zu verbessern. Bis in die 70er-Jahre, als die ersten Arbeiten über Bletchley Park erscheinen durften, wusste Hasenjäger allerdings nicht, dass Alan Turing auf der britischen Seite arbeitete und auf seine Verbesserungen reagierte.

Universalmaschine

Im Jahre 1942 begann Turing mit der Arbeit an Delilah, einer Maschine zur Sprachverschlüsselung. Sie kam über eine Vorführmodell nicht hinaus, doch brachte ihn diese Arbeit in Kontakt mit den allerneuesten Entwicklungen in der Elektronik in Großbritannien wie in den USA. Bewaffnet mit dieser Erkenntnis, seiner Theorie der Universalmaschine und den Erfahrungen von Bletchley Park begann er, auf dem Papier einen Computer zu entwickeln. Was er skizzierte, nannte er „ein Gehirn bauen“.

Die Leistung von Turing als „Computerbauer“ ist in den Geburtstagsfeierlichkeiten kaum zur Sprache gekommen. Dabei ging der von ihm entwickelte ACE-Computer einige ungewöhnliche Wege, vor allem in der Bedeutung, die Turing einem möglichst großen Arbeitsspeicher zumaß. Damit unterschied sich sein Ansatz stark von den US-amerikanischen Entwicklungen. Der Informatiker Rainer Glaschick, der die Funktionsweise des ACE analysiert hat, ordnet Turings Konstruktion als Vorläufer der Vektorrechner ein, weil die ACE eine Pipeline-Funktion hatte und mit einem einzigen Befehl bis zu 32 Zahlen bei einer Wortlänge von 32 Bit addieren konnte. Auf Basis der von Turing erdachten Architektur entstanden bei der Firma Bendix „Kleincomputer“ in Schrankgröße, die sich zeitweilig gut verkauften.

Alan Turing hatte mit dieser technischen Entwicklung jedoch nichts zu tun. Er arbeitete in Manchester und beschäftigte sich dort mit der Entwicklung eines Schachprogrammes und allgemeiner mit der Verifikation von Programmen. Ein von ihm veröffentlichter Artikel über Programmbeweise sollte in den Anleitungen zu den Computern der Firma Ferranti die Programmierer dazu anleiten, bei einem Computerprogramm auch immer die Korrektheit nachzuweisen. Ferrantis Manager strichen die von Turing verfassten Kapitel als „überflüssige Gedanken“ aus der Anleitung. (jk)

Literatur
  1. [1] Das Zitat in der Überschrift dieses Artikels ist aus dem Schlusssatz von „Computing Machinery and Intelligence“, Mind, 59, 433–460, http://loebner.net/Prizef/TuringArticle.html
  2. [2] 1. Unvollständigkeitssatz: In jedem formalen System gibt es einen Satz, der nicht beweisbar und ebenso nicht widerlegbar ist. 2. Unvollständigkeitssatz: Jedes hinreichend mächtige konsistente formale System kann die eigene Konsistenz nicht beweisen. www.mathepedia.de/Goedelscher_Unvollstaendigkeitssatz.aspx
  3. [3] Alan Turing, On computable numbers, with an application to the Entscheidungsproblem, http://plms.oxfordjournals.org/content/s2-42/1/230.full.pdf
  4. [4] Eugene Goostman, www.princetonai.com/bot

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