Turochamp - program szachowy dla komputera, który jeszcze nie istniał

Turochamp - program szachowy dla komputera, który jeszcze nie istniał
Alan Turing był brytyjskim geniuszem matematycznym, kryptologiem i pionierem informatyki, który przyczynił się do rozszyfrowania (korzystając z doświadczenia i ogromnych osiągnięć polskich kryptologów) działania niemieckiej maszyny kodującej Enigma. Był twórcą jednego z pierwszych komputerów i pionierem badań nad sztuczną inteligencją. Prace nad sztuczną inteligencją wymagały tematu, nad którym miałaby myśleć konstruowana maszyna. Wybór padł na szachy, ponieważ ta gra wymagała strategii: zbierania danych o sytuacji na planszy, przewidywania ruchów przeciwnika i podejmowania właściwych decyzji.

Alan Mathison Turing urodził się 23 czerwca 1912 roku w Londynie. Już od początku edukacji ujawniał ponadprzeciętne zdolności matematyczne, w 1926 roku rozpoczął naukę w Sherborne School (1,2). Po uzyskaniu stypendium naukowego w 1931 roku, Turing rozpoczął studia na King’s College w Cambridge, gdzie studiował matematykę. W 1934 roku ukończył studia z wyróżnieniem.

2. Alan Turing w Sherborne School, 1928.
Źródło: https://shorturl.at/nvFOU 

W wieku 22 lat Turing obronił pracę doktorską, w której zawarł i udowodnił jedno z najważniejszych twierdzeń rachunku prawdopodobieństwa, uzasadniające powszechne występowanie w przyrodzie rozkładów zbliżonych do rozkładu normalnego - centralne twierdzenie graniczne.

Mając 24 lata, Turing opublikował swoją najważniejszą pracę matematyczną „On Computable Numbers” (O liczbach obliczalnych), w której przedstawił schemat pierwszego komputera. Opisał w niej abstrakcyjny model urządzenia służącego do wykonywania zaprogramowanych matematycznych operacji (algorytmów). W swojej pracy opisał wiele takich maszyn, które uzyskały miano maszyn Turinga. Dzięki tej pracy Turing został uznany za jednego z najwybitniejszych matematyków świata.

W 1939 roku Rządowa Szkoła Kodów i Szyfrów zaproponowała Turingowi podjęcie pracy kryptoanalityka. Używaną przez państwa Osi Enigmę uważano za niemożliwą do złamania (3). Z Turingiem współpracowało bardzo wielu znakomitych specjalistów z Oksfordu i Cambridge. W nieistniejącym oficjalnie ośrodku zatrudnionych było około 10 tys. osób. Turing współprojektował bomby kryptologiczne, czyli maszyny automatyzujące proces łamania szyfrów Enigmy.

3. Enigma - niemiecka przenośna elektromechaniczna maszyna szyfrująca.
Źródło: https://shorturl.at/biyHM

Bomby kryptologiczne zawdzięczały swoją nazwę pierwszym, prostszym urządzeniom tego typu, opracowanym przez Polaków. 31 grudnia 1932 roku, polscy matematycy: Marian Rejewski (4), Jerzy Różycki i Henryk Zygalski, jako pierwsi zdołali złamać szyfry Enigmy i tuż przed 1 września 1939 roku swoją wiedzę przekazali Brytyjczykom. Sukces Rejewskiego i współpracujących z nim kryptologów z Biura Szyfrów Sztabu Generalnego Wojska Polskiego umożliwił odczytywanie przez Brytyjczyków zaszyfrowanej korespondencji niemieckiej podczas  II wojny światowej, przyczyniając się do wygrania wojny przez aliantów. Jednak Niemcy stale ulepszali maszyny, dokładając kolejne bębny kodujące. Dopiero Turing wraz z zespołem w 1943 roku zbudowali Colossusa (5) - pierwszy programowalny cyfrowy komputer elektroniczny, który posłużył do odczytywania komunikatów przesyłanych między dowództwem wojsk niemieckich za pośrednictwem urządzenia jeszcze bardziej zaawansowanego niż Enigma - maszyny Lorentza.

4. Pomnik w Bydgoszczy poświęcony Marianowi Rejewskiemu,
polskiemu matematykowi i kryptologowi, który w 1932 roku złamał szyfr Enigmy.
Źródło: https://shorturl.at/eBC37 

Alan Turing za zasługi w czasie II wojny światowej został odznaczony w 1945 roku Orderem Imperium Brytyjskiego. Po II wojnie światowej Alan Turing zaprojektował jeden z pierwszych elektronicznych, programowanych komputerów. Był autorem tzw. testu Turinga, który badał, czy maszyny są w stanie samodzielnie myśleć i komunikować się jak ludzie i stworzył podwaliny pod dzisiejszą sztuczną inteligencję.

5. Komputer Colossus Mark 2, 1943.
Źródło: https://tiny.pl/clrxs

Brytyjski wywiad wiedział, że Alan Turing był gejem, jednakże póki był potrzebny, nie podejmowano przeciw niemu żadnych działań. W 1952 r. roku włamano się do domu Alana Turinga. W czasie składania wyjaśnień na policji Turing wyjawił, że jest homoseksualistą. Został wówczas oskarżony o naruszenie moralności publicznej, a po głośnym procesie odebrano mu klauzulę dostępu do poufnych informacji oraz zakazano udziału w badaniach związanych z konstrukcją komputera. Zmuszono go do konsultacji z psychiatrą i kuracji hormonalnej. Stan zdrowia Turinga znacznie się pogorszył. W 1954 r. Turing popełnił samobójstwo, spożywając jabłko zanurzone wcześniej w cyjanku potasu. Nadgryziony owoc znaleziono przy jego łóżku. Prekursor badań nad komputerami i sztuczną inteligencją miał wówczas zaledwie 42 lata.

Od 1966 każdego roku przyznawana jest Nagroda Turinga za wybitne osiągnięcia w dziedzinie informatyki (6). Określana ona bywa mianem „informatycznej Nagrody Nobla” a wyróżnieniu towarzyszy nagroda pieniężna w wysokości 1 mln USD (od 2014 roku). Nagrodę Turinga przyznaje ACM - Association for Computing Machinery - największa na świecie społeczność ludzi nauki i profesjonalistów zajmujących się informatyką.

6. Nagroda Turinga.
Źródło: https://tiny.pl/clrx1

W Manchesterze, gdzie spędził ostatnie lata życia, nazwano jego imieniem ulicę i most, a w 2001 roku, w 79. rocznicę urodzin, odsłonięto pomnik matematyka (7).

7. Pomnik Alana Turinga w Sackville Park przed uniwersytetem w Manchesterze.
Źródło: https://tiny.pl/clrxj
8. Plakat filmu „Gra tajemnic”.
Źródło: https://tiny.pl/clrxl 

Premier brytyjskiego rządu Gordon Brown we wrześniu 2009 roku przeprosił za „całkowicie niesprawiedliwe” i  „straszne” potraktowanie Turinga. W 2013 roku królowa Elżbieta II pośmiertnie ułaskawiła Turinga. W 2019 roku Alan Turing został uznany przez Brytyjczyków za najwybitniejszą postać XX wieku.

Historię życia Alana Turinga przedstawia m.in. film „Gra tajemnic” (The Imitation Game) z roku 2014 w reżyserii Mortena Tylduma, według scenariusza Grahama Moore’a, z Benedictem Cumberbatchem w roli głównej (8). Film jest adaptacją książki „Enigma. Życie i śmierć Alana Turinga”, napisanej przez Andrew Hodgesa. Film okazał się ogromnym sukcesem, zarobił na całym świecie ponad 233 miliony dolarów przy budżecie produkcyjnym wynoszącym 14 milionów dolarów. Otrzymał osiem nominacji na 87. ceremonii rozdania Oscarów i zdobył statuetkę za najlepszy scenariusz adaptowany.

23 czerwca 2021, w 109. rocznicę urodzin kryptologa, do obiegu trafił nowy polimerowy banknot o wartości 50 funtów z wizerunkiem Alana Turinga (9). Na banknocie znalazł się wizerunek Turinga z fotografii z 1951 roku, jego podpis, data urodzenia zapisana w systemie binarnym, fragment obliczeń z jednej z jego prac oraz cytat kryptologa: „To tylko przedsmak tego, co nadejdzie i cień tego, co będzie”.

9. Wizerunek Alana Turinga na nowym banknocie 50-funtowym.
Źródło: https://tiny.pl/clrxn 

Turochamp

10. David Champernowne (1912-2000), angielski ekonomista i matematyk.
źródło: https://tiny.pl/clrx2 Źtext

Turochamp to program szachowy opracowany przez Alana Turinga przy pomocy Davida Champernowne’a (10), wieloletniego przyjaciela z czasów, gdy byli razem studentami King’s College w Cambridge. Prace nad pierwszym w historii programem grającym w szachy trwały od 1948 do 1950 roku. Algorytm Turochampa był jednak zbyt skomplikowany, aby można go było uruchomić na ówczesnych komputerach.

Komputery były wtedy za słabe, by kompilować program. UNIVAC-1 z 1951 roku wykonywał zaledwie 1905 operacji na  sekundę. Pierwszym komputerem, na którym uruchomiono program szachowy, był IBM 704, który wykonywał ich już cztery tysiące na sekundę, jednak powstał on dopiero w 1957 roku, czyli trzy lata po samobójstwie Turinga.

W 1952 brakowało komputera wystarczająco silnego, aby uruchomić program. Turing, symulując pracę komputera, rozegrał mecz ze swoim współpracownikiem, informatykiem Alickiem Glennie, dekodując ręcznie (za pomocą pióra i papieru) obliczenia programu. 

Alan Turing - Alick Glennie

„Turing Test” - partia rozegrana w 1952 roku w Manchesterze (Anglia)

1. e4 e5 2. Sc3 Sf6 3. d4 Gb4 4. Sf3 d6 5. Gd2 Sc66. d5 Sd4 7. h4 Gg4 8. a4 S:f3+ 9. g:f3 Gh5 10. Gb5+ c6 11. d:c6 0-0 12. c:b7 Wb8 13. Ga6 Ha5 14. He2 Sd7 15. Wg1 Sc5 16. Wg5 Gg6 17. Gb5 S:b7 18. 0-0-0 Sc5 19. Gc6 Wfc8 20. Gd5 G:c3 21. G:c3 H:a4 22. Kd2 Se6 23. Wg4 Sd4 24. Hd3 Sb5 25. Gb3 Ha6 26. Gc4 Gh5 27. Wg3 Ha4 28. G:b5 H:b5 (diagram 11) 29. H:d6?

Niespodziewany błąd prowadzący do przegranej białych. Należało wymienić hetmany lub grać np. 29. Wdg1 z równą pozycją 29…Wd8 (diagram 12) 0-1

11. Alan Turing - Alick Glennie, pozycja po 28…H:b5
12. Końcowa pozycja, w której Alan Turing poddał partię
13. Turochamp - Garry Kasparow, pozycja końcowa

Kasparow kontra Turing

W 2012 roku w 100. rocznicę urodzin Alana Turinga na uniwersytecie w Manchesterze zorganizowana została konferencja „Alan Turing Centenary Conference”. W konferencji uczestniczył m.in. jeden z największych szachistów wszech czasów, arcymistrz Garry Kasparow, który wygłosił wykład i rozegrał zwycięską partię z programem szachowym Turochamp. Na konferencji przemawiało dziewięciu zdobywców Nagrody Turinga uznawanej za najwyższe wyróżnienie w dziedzinie informatyki.

Turochamp - Garry Kasparow

Wystawa Stulecia Alana Turinga, uniwersytet w Manchesterze, Wielka Brytania, 25.06.2012

1. e3 Zaskakujący wybór debiutu przez silnik szachowy Turochamp 1…Sf6 2. Sc3 d5 3. Sh3 e5 4. Hf3 Sc6 5. Gd3 e4 6. G:e4 d:e4 7. S:e4 Ge7 8. Sg3 O-O 9. O-O Gg4 10. Hf4 Gd6 11. Hc4 G:h3 12. g:h3 Hd7 13. h4 Hh3 14. b3 Sg4 15. We1 H:h2+ 16. Kf1 H:f2# 0-1 (diagram 13) Zwraca uwagę niski poziom gry programu szachowego, który mógłby być jedynie partnerem sparingowym dla dzieci lub początkujących szachistów. 

dr inż. Jan Sobótka
- nauczyciel akademicki,
licencjonowany instruktor
i sędzia szachowy