Alan Turing: codebreker, wiskundige en oervader van de computer

6.3

Profielwerkstuk door een scholier
5e klas havo | 3864 woorden
5 mei 2015
22 keer beoordeeld

6.3

22 keer beoordeeld

Alan Turing: codebreker, wiskundige en oervader van de computer

wie was Alan Turing en waarom is hij nog steeds relevant?

Inleiding

De aanleiding voor het schrijven van dit werkstuk was het nieuws over de film The Imitation Game uit 2014. Toen ik hoorde dat het over een codebreker tijdens de Tweede Wereldoorlog ging, was ik meteen geïnteresseerd. Enkele dagen nadat ik voor het eerst hoorde over de film en nadat ik erachter was gekomen dat het een verfilming was van het leven van Alan Turing, heb ik het boek ‘Alan Turing: The Enigma’ geschreven door Andrew Hodges besteld. Het boek van Hodges is een biografie van Alan Turing, voor het eerst verschenen in 1983, wordt wereldwijd beschouwd als de meest betrouwbare bron van informatie over Alan Turing. Na het lezen van deze biografie wilde ik vooral ontdekken hoe de uitvindingen van Alan Turing werkten en hoe hij samen met anderen de Duitse Enigma codes heeft weten te breken.

Mijn deelvragen zijn:

Wie was Alan Turing?
Wat gebeurde er op Bletchley Park voor- en tijdens de oorlog?
Wat zijn de uitvindingen van Alan Turing?
Waarom komt de aandacht voor Alan Turing pas na zo veel jaren?

Als hoofdvak heb ik geschiedenis gekozen vanwege de periode waarin Alan Turing’s uitvindingen letterlijk van levensbelang waren.

Ik verwacht erachter te komen wat de rol van Alan Turing was bij het breken van de Duitse geheimcode en waarom zijn verhaal nog altijd vrij onbekend is.

Mijn onderzoeksmethode bestaat uit het lezen van de biografie geschreven door Hodges en het lezen van het boek ‘the Bletchley Park codebreakers’ van Michael Smith en Ralph Erskine.

Daarna heb ik gekozen welke onderwerpen ik wilde onderzoeken in mijn werkstuk. Vanwege het gebrek aan informatie in het Nederlands, heb ik praktisch gezien alles vanuit het Engels vertaald naar het Nederlands. Dit kon vanwege mijn grote woordenschat en kennis van de Engelse taal.

Deelvraag 1: Wie was Alan Turing?

Alan Turing was een Britse wiskundige, cryptograaf en wordt door velen beschouwd als de bedenker van de moderne computer.

Turing werdt geboren op 23 juni 1912 in een gezin bestaande uit vader Julius, moeder Ethel en broer John. Julius Turing was een ambtenaar in de Britse kolonie India.

John en Alan werden in Groot-Brittannië achtergelaten omwille van hun educatie, terwijl hun ouders verbleven in India. Pas in 1926, nadat de vader ontslag had genomen, keerden de ouders definitief terug naar Engeland. In deze lange periode verbleven de broers Turing in verschillende pleeggezinnen.

In 1926, op dertienjarige leeftijd, werdt Alan toegelaten tot Sherborne.

Sherborne was (en is nog steeds) een privéschool voor jongens, gelegen in zuiden van Engeland.

Veel leerlingen verbleven tijdens het schooljaar op de campus. De leerlingen werden verdeeld over meerdere afdelingen, elk met eigen activiteiten. Hij was geen geweldige leerling. Alan was vooral geïnteresseerd in wiskunde, natuurkunde en scheikunde maar presteerde minder goed in de andere vakken.

Tijdens zijn tijd op Sherborne werdt hij verliefd op Christopher Morcom, een leerling van een andere afdeling. Het was zijn eerste kennismaking met zijn homoseksualiteit. Morcom was een jaar ouder en zat een klas hoger dan Turing. Samen deelden ze een passie voor de wetenschappen.

Toen Alan in het schooljaar van 1929 bij Christopher in de klas kwam werden ze erg goede vrienden. Tijdens elke les voerden ze gesprekken over wiskundige onderwerpen, tijdens Franse les gingen de gesprekken door hoewel deze nu in het Frans werden geschreven. Helaas overleed Christopher in februari 1930 onverwacht aan de gevolgen van tuberculose. De dood van Morcom kwam als een schok aan bij Turing.

Van 1931 tot 1934 studeerde Turing wiskunde aan King's College, een onderdeel van Oxford University. Na zijn afstuderen werdt hij gekozen tot King's Fellow, een groep geleerden die samenwerkten aan onderzoeken.

In 1936 publiceerde hij een artikel genaamd "On Computable Numbers " ging over een machine die alles kon berekenen. Dit verscheen in een tijd waar het woord 'computer' de betekenis had van een persoon die getallen optelde.

Turing verliet Engeland in 1936 om zijn doctoraat te behalen aan de Amerikaanse universiteit Princeton. Na het behalen van zijn doctoraat in 1938, keerde hij terug en begon hij zijn werk voor de GC&CS.

GC&CS stond voor de Government Code & Cypher School, welke zich bezig hield met het ontcijferen van geheime berichten met het oog op een komende oorlog.

Tijdens zijn werk voor de GC&CS heeft hij geholpen met het breken van de Duitse codes Enigma en Tunny.

Na de oorlog bleef hij werken bij de GC&CS.

Toen hij in 1952 aangifte deed van een inbraak in zijn huis, schreef hij een verklaring waarin hij ook verwees naar zijn homoseksualiteit. In die tijd was homoseksualiteit strafbaar en daarom werdt hij opgepakt en veroordeeld tot gedwongen hormoon behandelingen van twee jaar, om hem te ‘genezen’ van zijn homoseksualiteit.

In 1954 pleegde hij zelfmoord door een hap te nemen uit een appel waar cyanide op zat. Hij was 41 jaar.

Deelvraag 2: Wat gebeurde er op Bletchley Park voor- en tijdens de Tweede Wereldoorlog?

Bletchley Park was tijdens de Tweede Wereldoorlog de hoofdlocatie van de Government Code & Cipher School, GC&CS, de codebrekers van de Britse inlichtingendienst.

Op ongeveer 80 kilometer van Londen, was Bletchley Park geschikt bevonden door de Britse geheime dienst voor het huisvesten van geheime overheidsactiviteiten tijdens een eventuele oorlog. Dit was voornamelijk te danken aan de centrale ligging, Bletchley Park ligt vlakbij het Bletchley treinstation; de snelweg tussen Londen en het noord-westen lag dichtbij en er waren voldoende mogelijkheden op het gebied van grote hoeveelheden communicatie doordat er een lokale telefoon- en telegraafmast stond. Dit station lag op de kruising van de “Varsity Line” en het spoornet richting Londen. De “Varsity Line” liep tussen de universiteiten Oxford en Cambridge. Er werd verwacht dat Oxford en Cambridge veel codebrekers zouden leveren. In 1939 werd het landgoed door de GC&CS in gebruik werd genomen. Op het hoogtepunt werkten er meer dan 7000 mensen, deze grote groep bestond uit militairen en burgerpersoneel.

Hoewel de werknemers van de GC&CS ieder hun eigen taken hadden, droegen ze allemaal bij aan het hoofddoel van BP: het kraken van de Duitse codes. Hier waren veel mensen voor nodig omdat het verzamelen van de onderschepte informatie dag en nacht doorging. De belangrijkste ontdekkingen vonden plaats in de werkplaatsen van de codebrekers, de Hutten.

In de Hutten werkten naast codebrekers ook dames van de WRN, de Women’s Royal Navy. Deze vrouwen zorgden voor het noteren van de binnenkomende berichten. Naast dit belangrijke werk hadden ze ook de taak de Bombes te bedienen. De codebrekers waren in feite totaal afhankelijk van het werk dat werd uitgevoerd door de Wren’s.

Er waren meerdere Hutten, net zoals er meerdere militaire machten waren. De verschillende hutten hielden zich bezig met het ontcijferen van de maritieme, leger of luchtmacht communicatie.

Een overzicht van de belangrijkste Hutten en hun taken

Hut 3 Het vertalen en analyseren van de ontcijferde leger en luchtmacht berichten.

Hut 4 Het analyseren van berichten afkomstig van de maritieme Enigma machines.

Hut 6 Het breken van de leger en luchtmacht Enigma codes.

Hut 7 Het breken van de Japanse maritieme communicatie.

Hut 8 Het breken van de maritieme Enigma codes.

Het werk gedaan op Bletchley Park was strikt geheim, niemand mocht weten wat er zich binnen de hekken van de GC&CS afspeelde. Dit betekende dat de werknemers tegen hun vrienden en familie moesten liegen, men mocht alleen binnen de grenzen van het landgoed praten over hun werk en dit kon alleen met naaste collega’s omdat zij wisten welke taken zij uitvoerden.

Het werk dat gedaan werd op Bletchley Park heeft naar schatting de oorlog met 2 tot 4 jaar verkort en leidde tot het redden van duizenden levens.

Enigma: de onbreekbare duitse code

De Duitse legermachten gebruikten allemaal een Enigma machine om de geheime communicatie zoals aanvalstactieken onleesbaar te maken voor buitenstaanders.

Er waren verschillende Enigma modellen in gebruik. De Duitse marine gebruikte een model dat constant aangepast kon worden.

De codebrekers uit Hut 8 hebben de Enigma machine die gebruikt werd door de Duitse marine uiteindelijk kunnen breken.

De marine Enigma bestaat uit drie rotors met elk 26 standen, een toetsenbord, een bord met letters die bij versleuteling van een letter oplichten, en een stekkerbord (plugboard) waarmee letters aan elkaar gekoppeld kunnen worden en als elkaar kunnen worden versleuteld.

Wanneer A en E op het stekkerbord zijn verbonden, wordt de letter A als letter E versleuteld,

Een marine Enigma machine werkt als volgt:

Uit 8 rotors worden er drie gekozen en in een vooraf

afgesproken lettervolgorde geplaatst boven in de machine.

De stekkerverbindingen aan de voorkant worden in

10 letterparen verbonden.

Daarna wordt het bericht met het toetsenbord ingetypt, elke getypte letter wordt vervolgens door elektrische verbindingen binnen de machine als een andere letter versleuteld.

De versleutelde letter wordt met een lampje onder het

"Enigma Machine Labeled". Licensed under Public Domain via Wikimedia Commons lampenbord verlicht.

Door de grote keus in letterverbindingen en rotorstanden, zijn er 159 miljoen miljoen miljoen, 159.000.000.000.000.000.000 mogelijkheden voor elk bericht.

Gemiddeld hadden codebrekers slechts 18 uur om de code van die dag te breken.

Deelvraag 3: Wat waren de uitvindingen van Alan Turing?

Tijdens de Tweede Wereldoorlog werkte Alan Turing samen met de andere codebrekers van Hut 8 aan het kraken van de maritieme Enigma berichten. Zijn uitvindingen hebben bijgedragen aan het vinden van een snelle manier van codebreken.

de Bombe

De Bombe is een elektrische machine die de juiste settings voor de Enigma kan ontdekken door het gebruik van een ‘crib’. Een ‘crib’ is een stuk tekst dat gekoppeld kan worden aan de letterreeksen afkomstig van een Enigma machine. Deze stukken tekst zijn woorden die verwacht worden in het bericht. Door middel van deze ‘cribs’ is het mogelijk duizenden mogelijkheden te elimineren.

De eerste Bombe is bedacht en ontworpen door Alan Turing in 1939. Dit ontwerp is waarschijnlijk geïnspireerd door de Poolse Bomba, een machine die net als de Turing-Bombe de juiste settings kon vinden. Het nadeel was dat de Duitsers de keuzemogelijkheden hadden aangepast en er nu 10 keer zoveel mogelijkheden waren. Turing’s Bombe werkte in het begin alleen met een hele lange ‘crib’. Het proces nam erg veel tijd in beslag maar na een aanpassing van een andere wiskundige genaamd Gordon Welchman verliep het proces veel sneller. De aanpassing van Welchman zorgde ervoor dat honderden mogelijke settings geëlimineerd konden worden.

the turing test (The imitation game)

De Turing test is een experiment dat voor het eerst beschreven is in 1936 en in het artikel ‘Computing Machinery and Intelligence’ uit 1950 verder werd uitgewerkt. Het experiment is bedacht om de vraag ‘Kunnen machines menselijke intelligentie vertonen?’ te kunnen beantwoorden.

Turing opent zijn artikel met de vraag of machines kunnen denken. Om deze vraag te kunnen beantwoorden moeten de termen ‘machine’ en ‘denken’ worden gedefinieerd. Omdat een dergelijke definitie erg moeilijk vast te stellen is, stelt hij een spel voor, zijn “Imitation game”. Deze gaat als volgt:

Er zijn drie spelers nodig:

een man
een vrouw
een ondervrager

in het spel voert de ondervrager een gesprek met een man en een vrouw, waarbij de man zich voor moet doen als vrouw en de vrouw moet proberen te bewijzen dat de man een bedrieger is. Aan het einde moet de ondervrager aangeven wie de vrouw is en wie de bedrieger is.

De volgende stap is het inbrengen van een machine in het spel. De machine krijgt de rol van de man. De machine slaagt voor de Turingtest wanneer de ondervrager even veel moeite moet doen om de juiste identificatie te maken als in het eerste experiment.

Omdat het in dit experiment alleen gaat om de intelligentie wordt voorgesteld de ondervrager in een aparte ruimte van de andere spelers te houden en communicatie puur via getypte teksten te geven.

Wanneer een machine voor de Turingtest slaagt zou je dus kunnen spreken van een denkende machine. Zelfdenkende machines zouden dan kunnen worden beschouwd als machines met kunstmatige intelligentie, Artificial Intelligence.

Colossus

Colossus was de eerste programmeerbare computer. Gebouwd in 1943 door Tommy Flowers en zijn team van ingenieurs.

De noodzaak voor Colossus kwam nadat er nieuwe signalen uit Duitsland werden opgevangen en deze niet afkomstig bleken van Enigma machines. Colossus werdt gebruikt bij het breken van de Tunny code. Tunny was de naam die de Britten hadden gegeven aan de Lorenzcijfer, Tunny werdt gebruikt door het hoogste bestuur van Nazi-Duitsland waaronder Hitler. De Britse cryptologen hebben via deze doorbraak in het codebreken, bevestiging gekregen dat Hitler niet op de hoogte was van de plannen voor D-day.

Turing’s bijdrage was een ingewikkelde methode om Tunny te ontcijferen, deze methode werdt in de tweede Colossus gebruikt. Colossus II was door deze methode velen malen sneller klaar waardoor de Britten meteen toegang hadden tot de plannen van de hoogste bestuur van Duitsland.

the turing machine

Een Turing Machine is een eenvoudige machine die in theorie alles kan optellen wat er op te tellen is.

Omdat de machine maar één taak kan uitvoeren wordt het vooral gebruikt als gedachte experiment.

Een Turing Machine heeft een eenvoudig ontwerp en bestaat uit twee onderdelen:

een beschrijfbare band van oneindige lengte
een lees- en schrijfkop die de band kan lezen en op de band kan schrijven

De machine werkt door het toepassen van vooraf voorgeschreven regels. Door deze regels toe te passen kan de lees- en schrijfkop in feite alle sommen optellen.

De Turing Machine wordt wereldwijd gezien als de eerste moderne computer.

Deelvraag 4: Waarom komt de aandacht voor Alan Turing pas na zo veel jaren?

De reden dat de erkenning en aandacht pas na 70 jaar op gang komt is dat het werk op Bletchley Park en in het bijzonder het werk van de Hutten 6 en 8 top geheim waren, het werk van die Hutten had de codenaam Ultra gekregen wat betekende dat niemand er iets over mocht weten. Iedere medewerker moest een geheimhoudingsverklaring tekenen met als gevolg dat er niet gepraat mocht worden over het werk op Bletchley Park tijdens de oorlog. Pas in de jaren ’70 mocht er gesproken worden over de activiteiten op Bletchley Park tijdens de oorlog.

Na de oorlog werden de papieren van de codebrekers verbrand om te voorkomen dat, in het geval van een nieuwe oorlog, de vijand de Enigma-code wist te breken.

Echte aandacht voor het werk van Alan Turing kwam in 2012 tijdens het ‘Alan Turing Year’ ter ere van zijn 100e geboortedag, het was de bedoeling om de ideeën van Turing bekendheid te geven onder de gewone burgers. Helaas waren de activiteiten vooral georganiseerd binnen de technische en wetenschappelijke gemeenschap. Tijdens dit jaar werden er ook buiten het Verenigd Koninkrijk verschillende activiteiten georganiseerd. Onder andere in Nederland werden evenementen georganiseerd. Deze vonden voornamelijk plaats in de Amsterdam en op universiteiten. Dit had als gevolg dat, hoewel zijn verhaal werd verteld, het niet aankwam bij het grote Nederlandse publiek.

Royal pardon en excuses van de regering

In 2009 bood toenmalig minister president Gordon Brown excuses aan voor de ‘afschuwelijke’ behandeling die Alan Turing heeft ondergaan.

Pas in 2013 ontving Alan Turing postuum een koninklijk pardon. Koningin Elizabeth bood namens de overheid excuses aan voor zijn veroordeling wegens onzedelijk gedrag, oftewel, zijn homoseksualiteit. De aanleiding voor dit pardon was een online petitie waarin de overheid opgeroepen werd gratie te verlenen aan Alan Turing en daarmee zijn veroordeling wegens homoseksualiteit te annuleren.

the imitation game (2014)

In 2014 ging de film “The Imitation Game” over het leven van Alan Turing in premiere. De regisseur Morten Tyldum en de screenwriter Graham Moore wilden met deze film de erfenis en het verhaal van Alan Turing naar een groter publiek brengen. Dat veel mensen deze film zullen zien is niet alleen te danken aan het verhaal van Alan Turing’s leven maar ook aan het feit dat de rol van Alan Turing vertolkt wordt door de zeer populaire acteur Benedict Cumberbatch.

Cumberbatch is een Britse acteur. Hij is vooral bekend door zijn rol als Sherlock in de gelijknamige BBC serie gebaseerd op de boeken van A.C. Doyle. Naast zijn rol als de beroemde detective speelde hij in 2013 de vijand in Star Trek: Into Darkness.

In interviews ter promotie van de film werd de acteurs regelmatig de vraag gesteld of de naam Alan Turing bekend was bij het grote publiek. Het overgrote deel van het publiek kende de naam Turing enkel van de beroemde Turing Test.

De film is puur gericht op het vertellen van het levensverhaal van Turing. Sommige details zijn weggelaten of door de makers bedacht maar het verhaal wordt duidelijk verteld. Een volledig accurate film zou veel te lang zijn, daarom wordt er gefocust op enkele belangrijke gebeurtenissen in het leven van Alan Turing.

De film werd lovend ontvangen en heeft in totaal ruim 212 miljoen dollar opgebracht.

Naar aanleiding van de film werd de wet tegen homoseksualiteit weer onder de aandacht van het grote publiek gebracht. Hoewel homoseksualiteit in 1967 gelegaliseerd is, zijn er nooit excuses aangeboden aan de mannen die destijds daarvoor zijn veroordeeld. Dit betreft een groep van ongeveer 49 duizend mannen. Om dit te veranderen is er wederom een petitie opgezet, met steun van onder andere Benedict Cumberbatch en komiek Stephen Fry. Deze petitie is inmiddels door meer dan 600 duizend mensen getekend. Op 23 februari 2015 werd de petitie aangeboden aan premier Cameron, de aanbieders waren familieleden van Alan Turing. Tot dusver is er geen officiële reactie vanuit de regering.

Conclusie en discussie

Op de hoofdvraag “Wie was Alan Turing en waarom is hij nog steeds relevant?” is mijn antwoord:

Alan Turing was een briljante wiskundige wiens bijdrage aan het werk op Bletchley Park, met name het breken van de Duitse codes, de geallieerden zonder twijfel geholpen heeft met het winnen van de oorlog. Hij was ook een persoon die vanwege zijn seksualiteit vreselijk is behandeld door de overheid van zijn eigen land. Naast zijn ontdekkingen op het gebied van codebreken was hij in feite ook de bedenker van de moderne computer. Het leven van Alan Turing is nog altijd relevant omdat zijn ideeën en theorieën elke dag gebruikt worden door enorm veel mensen. Zonder Alan Turing zouden producten die wij elke dag gebruiken niet bestaan, dankzij hem kunnen wij elke dag gebruik maken van smartphones, tablets en computers. Helaas weten velen niets over hem omdat het werk dat hij gedaan heeft tijdens de oorlog, pas kort geleden is vrijgegeven door de Britse overheid.

Toen ik aan dit werkstuk begon had ik niet verwacht dat de ideeën en uitvindingen van Alan Turing zo’n grote invloed hebben gehad op de ontwikkeling van de wereld en het creëren van de digitale cultuur waar ik nu in leef.

Het meest opvallend vind ik dat bijna niemand gehoord heeft van de man wiens ideeën hebben gezorgd voor het ontstaan van de mobiele technologie die we elke dag gebruiken.

Ook vind ik het opvallend dat Groot-Brittannië zijn bijdrage in het winnen van de oorlog en de vreselijke behandeling van de overheid na zijn arrestatie, pas na ruim 60 jaar heeft erkend en dat dit gebeurde na een internationale oproep, in plaats van eigen initiatief vanuit de overheid.

Reflectie

Dit verslag is gemaakt met het doel het verhaal van Alan Turing bekender te maken. Omdat het zich focust op het leven en de ideeën van Alan Turing, blijven belangrijke onderwerpen die verbonden zijn aan het verhaal, onderbelicht. Een onderwerp wat ik graag had willen uitbreiden waren de activiteiten op Bletchley Park tijdens de oorlog. Het feit dat men daar werkte aan het ontcijferen van verschillende Duitse Enigma-netwerken, maar ook probeerde om Japanse geheimcodes te ontcijferen is een onderwerp dat zeer interessant is en meer aandacht verdiend dan ik tijdens het schrijven van dit werkstuk eraan gegeven heb.

Tijdens het verzamelen van informatie voor dit onderwerp heb ik ondervonden dat, hoewel er in Groot-Brittannië meer aandacht gekomen is voor Alan Turing, er in Nederland weinig bekendheid wordt gegeven aan zijn verhaal. Ik ben van mening dat de activiteiten op Bletchley Park opgenomen moeten worden in het geschiedenisprogramma op scholen. Dit is omdat wij zonder Alan Turing en de activiteiten op Bletchley Park, misschien de oorlog hadden verloren en waarschijnlijk geen smartphones, computers en tablets zouden bezitten.