Helden der IT

Alan Turing: Von Gänseblümchen, Enigma-Bomben und Schneewittchen

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Mehr als 100 Jahre nach seiner Geburt gilt Alan Turing noch immer als einer der bedeutendsten Theoretiker der IT. Neben der Turingmaschine und dem gleichnamigen Test für Künstliche Intelligenz leistete der Wissenschaftler seinen größten Beitrag für die Menschheit wohl im Zweiten Weltkrieg, als er den deutschen “Enigma”-Code entschlüsselte. Trotz seines Erfolges schreibt Turings Leben jedoch eine sehr tragische Heldengeschichte der IT.

Alan Turing mit 16
1928: Vielleicht Alan Turings glücklichste Zeit. Quelle: Wiki Commons.

Alan Mathison Turing schien nicht so recht in die Welt zu passen, in die er am 23. Juni 1912 geboren wurde. Da sein Vater Julius Mathison Turing als Regierungsbeamter in Indien stationiert war, wuchsen Alan und sein älterer Bruder John zunächst bei einer Pflegefamilie auf. Als Alan vier war, kehrte seine Mutter Ethel Sara nach England zurück, um sich der Erziehung der Söhne zu widmen. In der gehobenen Gesellschaft des Englands der Zwanzigerjahre, innerhalb der eine intensive Hinwendung zu den Geisteswissenschaften State of the Art war, fand Ethel einen kleinen Jungen vor, der zwar stotterte, aber bereits lesen, schreiben und rechnen konnte und nicht nur durch seine hohe Intelligenz, sondern auch durch seine große Leidenschaft für die Naturwissenschaften auffiel.

Die Mutter war von der Unangepasstheit ihres Jungen oft peinlich berührt. Eine Zeichnung, die sie 1923 anfertigte, zeigt den 11-jährigen Filius während eines Hockeyspiels – am Spielfeldrand, vornübergebeugt mit dem Schläger auf dem Rücken, beim konzentrierten Studium eines Gänseblümchens. Der Junge, der ein herausragender Mathematiker, Informatiker und Kryptoanalytiker werden sollte, hatte nämlich eine große Schwäche für die zarten Pflänzchen, die er 1952 - zwei Jahre vor seinem frühen Tod – in seiner heute noch beachteten biologischen Abhandlung “Outline of the Development of a Daisy” eingehend beschrieb.

Alan Turings Schulzeit: Naturwissenschaften und die wahre Liebe

Mit 14 wechselte Alan Turing auf die Sherborne School in Dorset, 100 Kilometer von seinem Zuhause entfernt. Als just zum Schulstart ein Generalstreik ausgerufen wurde, legte der Teenager die gesamte Strecke auf seinem Fahrrad zurück. Hätte er sich diese Mühe gemacht, wenn er gewusst hätte, dass er auch hier mit seinen naturwissenschaftlichen Bestrebungen anecken würde? Der junge Turing verzichtete auf Anerkennung für seine hohen Rechenkünste und machte sich in seiner Freizeit Gedanken zu den Werken großer Erfinder, unter anderem Albert Einsteins. Seine Notizen zur Relativitätstheorie zeigen eindrucksvoll, wie tief er die Materie durchdringen konnte. Im Jahr 2012 ehrte ihn US-Präsident Barack Obama in einem Atemzug mit Einstein. Diese Ehre ließ auf sich warten.

Im Jahr 1928 machte Alan Turing in den naturwissenschaftlichen Kursen eine weitere Entdeckung: den etwas älteren Mitschüler Christopher Morcom, der sich seine eigenen Gedanken über Astronomie, Mathe oder die Verkörperung des menschlichen Geistes in der Materie machte und zu Turings intellektuellem Gefährten wurde. Zwei Jahre lang verbrachten die beiden Stunden um Stunden mit Gesprächen. Alan gestand seinem Notizbuch, dass er den Boden verehrte, über den Morcom lief und alle anderen ihm gegenüber schrecklich gewöhnlich seien. Ob Morcom wusste, wie verliebt Alan Turing in ihn war, ist unklar. Doch selbst wenn die Liebe erwidert worden wäre, so hätte sie doch am 13. Februar 1930 ein jähes Ende gefunden, als Morcom infolge einer Tuberkulose, übertragen durch infizierte Kuhmilch, jählings starb.

Der Tod seiner nach eigenen Aussagen “einzigen wahren Liebe” war ein harter Schlag für den nun wieder einsamen Gelehrten, der daraufhin mit Christophers Mutter in Kontakt trat, mit ihr Reisen unternahm und in Morcoms Schlafsack schlief. Der Verlust seines Seelenverwandten spornte Turing jedoch auch umso mehr dazu an, große Fragen zu stellen. Für deren Beantwortung zündete er unsterbliche theoretische Fackeln an, an denen sich heute noch Lernende und Gelehrte orientieren.

Die Turingmaschine nimmt Fahrt auf

Da Turings geringe geisteswissenschaftliche Leistungsbereitschaft am Internat ihm den Zugang zu einer Eliteuni verwehrte, studierte er ab 1931 Mathematik am King’s College in Cambridge und machte dort mit seiner Arbeit “On Computable Numbers, with an Application to the Entscheidungsproblem” (1936) und der daraus abgeleiteten “Turingmaschine” auf sich aufmerksam. Er bewies nicht nur, dass die recht einfache “Maschine”, ein theoretischer Vorgänger der Festplatte mit Elementen eines Prozessors, sämtliche möglichen Berechnungen durchführen konnte, sondern auch, dass es keine Lösung für das Entscheidungsproblem gibt.

Turing-Maschine
ITlern wohlbekannt: Modell einer Turingmaschine. Quelle: Commons.

1938 erhielt Turing den Doktortitel an der Princeton University und stellte in seiner Dissertation den Begriff der “Hypercomputation” vor, einer Erweiterung, mit der Turingmaschinen zu “Orakelmaschinen” verbessert werden können. Privat zeigte Turing sich als schrulliger Nerd, der seine Kaffeetasse aus Angst vor Diebstahl an die Heizung kettete und manchmal seinen Pyjama unterm Trenchcoat trug. Er war passionierter Läufer und meist verschwitzt am Lehrstuhl anzutreffen. In der Heuschnupfensaison fuhr er mit Gasmaske Fahrrad. Dass er dennoch von den meisten geschätzt wurde, lag nicht nur an seinen Fähigkeiten, sondern auch an seinem großartigen Humor, wie Zeitgenossen berichten.

Turing Top Secret: Die ENIGMA vs. Bletchley Park

Im Zweiten Weltkrieg zahlte die Beachtung, die Turings Arbeiten erfuhren, sich für den aufstrebenden Wissenschaftler aus: Er wurde Teil einer streng geheimen Gruppe aus herausragenden Experten, die in Bletchley Park darauf aus waren, die Enigma zu knacken. Jene Rotor-Schlüsselmaschine diente zur Codierung des deutschen Militärnachrichtenverkehrs.

Enigma
Die Enigma Rotor-Schlüsselmaschine zur Codierung des deutschen Nachrichtenverkehrs während des Zweiten Weltkriegs. Quelle: Wiki Commons.

Ähnlich aufgebaut wie eine Schreibmaschine, verschlüsselte die Enigma Textnachrichten durch fünf unterschiedlich rotierende Walzen, deren Einstellung sich täglich änderte. Der Sender gab ein Wort ein, und Buchstabe für Buchstabe wurde anhand unterschiedlicher “Geheimalphabeten” codiert ausgegeben. Auf Empfängerseite dechiffrierte man den Code mithilfe der sogenannten “Schlüsseltabelle”, auf der monatsweise die Tagesschlüssel abgebildet waren. Die strengen Regeln für die Bedienung der Enigma waren es, die sie letztlich schwächten. Zum Beispiel durften sich die Walzenlagen nicht monatsweise wiederholen, und es war auch untersagt, dass eine Walze an zwei aufeinanderfolgenden Tagen an derselben Stelle saß. Als diese Konventionen durchschaut waren, gelang es den Kryptoanalytikern im Bletchley Park, mehr und mehr Kombinationen auszuschließen.

Turings Beitrag zur Entschlüsselung der Enigma war nicht nur an sich bedeutend. Dass er zusätzlich Modelle entwarf, um die verschlüsselten Fernschreibverbindungen der deutschen Wehrmacht (“FISH”) zu knacken, erwies sich später bei der Entwicklung des ENIAC-Computers als nützlich. Nebenbei widmete er sich mit seinem System “Delilah” selbst der Verschlüsselung von Nachrichten.

Die Turing-Bombe platzt

Turing-Bombe
Die Antwort der Alliierten auf Enigma: Die Turing-Bombe. Quelle: Wiki Commons.

Vor allem aber konzipierte Alan Turing die ”Bombe”, ein elektromechanisches Gerät, das mehrere Enigma-Maschinen hintereinander schaltete. So konnte über das Ausschlussverfahren aus ca. einer Million möglichen Fällen der Suchraum entscheidend verkleinert und schließlich die Abfolge der Tagesschlüssel geknackt werden: Reverse Engineering at its best. Bis zum Kriegsende waren mehr als 200 “Bomben” im Einsatz, insgesamt konnten über zweieinhalb Millionen Funksprüche abgefangen werden. Einige Experten gehen davon aus, dass ohne die Entschlüsselung der Enigma der Krieg zwei bis vier Jahre länger gedauert und noch unzählige weitere Opfer gefordert hätte. Andere sind gar der Meinung, dass der Code entscheidend für den Sieg der Alliierten gewesen sei.

Turing to the Future: Künstliche Intelligenz 1950

Ohne zu irgendwem ein Sterbenswörtchen von seinem Einsatz und Beitrag zum Ende des Zweiten Weltkriegs zu sagen – die Operation war “top secret” – wandte Turing sich 1945 am National Physical Laboratory in Teddington einem neuen Meilenstein in der Informatik zu: dem Entwurf der Automatic Computing Engine (ACE), deren Namen den frühen Computerpionier Charles Babbage und seine “Analytical Engine” ehrt.

Als stellvertretender IT-Direktor an der Universität Manchester erschuf Turing die Software für den Manchester Mark I, einen der ersten Computer der Welt und hinterließ der Nachwelt eine Reihe von monumentalen theoretischen Arbeiten wie “Computing Machinery and Intelligence”. Das 1950 (!) erschienene Werk befasst sich mit Künstlicher Intelligenz und stellt den heute noch angewandten Turing-Test vor: Eine Maschine besteht den Test, wenn sie einem menschlichen Fragesteller vormachen kann, dass sie ebenfalls humaner Natur ist. Dazu konkurriert sie mit einem menschlichen Kontrahenten darum, den Fragesteller davon zu überzeugen, der echte Mensch zu sein. Erst nach Turings Tod wurde der Test auf der Dartmouth Conference (1956) genauer ausformuliert und nimmt seither maßgeblichen Einfluss auf die Entwicklung der KI.

Chemische Kastration und ein Bissen Cyanid

Während Turing 1952 eines der ersten Schachprogramme schrieb, bei der er selbst in die Rolle des Computers schlüpfte und sämtliche Züge eigens berechnete, nahm sein Leben eine fatale Wendung. Der Wissenschaftler hatte damals eine Affäre mit dem 19-jährigen Arnold Murray, einem windigen Burschen, der einem befreundeten Kriminellen eines Tages dabei half, bei Turing einzubrechen. Dessen Anzeige bei der Polizei trat Ermittlungen los, die die Beziehung der Männer ans Licht brachten und schließlich zu einer Anklage Turings wegen “grober Unzucht und sexueller Perversion” führten. Homosexualität war in England wie fast überall in den 1950ern verboten, und da Turing das Gefängnis fürchtete, entschied er sich zu der folgenschweren Alternative, die das Gericht ihm in Aussicht gestellt hatte: chemische Kastration durch die Behandlung mit dem weiblichen Hormon Östrogen.

Infolge der Hormonspritzen nahm Turings Körper feminine Züge an, er versank in eine schwere Depression. Mit seinem Psychoanalytiker Franz Greenbaum und dessen Familie pflegte Turing zuletzt ein freundschaftliches Verhältnis, doch es reichte nicht aus, um seinen mentalen Sturzflug zu stoppen: Bei einem gemeinsamen Jahrmarktbesuch, so Greenbaum, kehrt Turing kreidebleich und stumm aus dem Zelt einer Wahrsagerin zurück. Wenig später, am 7. Juni 1954, vergiftet der Wissenschaftler einen Apfel mit Cyanid und beißt hinein. Turing mochte Walt Disney’s 1937 erschienenen Film “Schneewittchen” und ließ sich vielleicht von seinem Lieblingsvers “Dip the apple in the brew / Let the sleeping death seep through” inspirieren, den er häufiger vor sich hingesungen haben soll. Einer Urban Legend nach stellt gar das Apple-Logo eine Ehrerbietung an den Ausnahmeinformatiker dar.

Turings neuester Coup: Begnadigung von 49.000 Männern

Wieder einmal sehen wir: Seiner Zeit voraus zu sein, fordert oft einen hohen Preis. Heute blickt man in England mit Scham auf den Umgang zurück, der Turing zuteil wurde – inzwischen sogar in vollem Umfang. 2009 forderten rund 30.000 Briten eine posthume Entschuldigung der Regierung. “We’re sorry. You deserved so much better”, würdigte Premier Gordon Brown die Leistungen Turings, besonders in Hinblick auf den Sieg der Alliierten.

Eine Aufhebung von Turings Verurteilung wurde zunächst mit der Begründung abgeschmettert, dass Homosexualität seinerzeit als Straftat gegolten hatte. Zu Weihnachten 2013 erhielt Turing ein “Royal Pardon”, das ihn von königlicher Seite rehabilitierte. Den 49.000 Männern, die aufgrund ihrer aufgedeckten und verurteilten Homosexualität das gleiche Schicksal erlitten hatten, wurde schließlich 2017 eine nachträgliche Begnadigung erteilt. Ein weiterer – wenn auch unbeabsichtigter – Dienst Turings an der Menschheit, mehr als ein halbes Jahrhundert nach seinem Tod. Wir haben das Gefühl, sein Geist wird uns noch lange begleiten.

Turing-Memorial in Manchester
Posthum auch ein Held der Gay-Bewegung: Turing-Denkmal in Sackville Park, Manchester. Quelle: Wiki Commons.