היום לפני: מפענח הצפנים שהמציא את המחשב

ב-7 ביוני 1954 התגלגל תפוח עץ נגוס על רצפת חדר השינה בבית מגורים בווילמסלו שבאנגליה, לא הרחק ממנצ'סטר. על המיטה שמעל התפוח נשם את נשימתו האחרונה אלן טיורינג, שמת מהרעלת ציאניד כמה ימים לפני יום הולדתו ה-42. על אף גילו הצעיר, הספיק טיורינג לרשום על שמו פריצות דרך רבות במתמטיקה, במדעי המחשב ובתחומי מדע נוספים, והוא נחשב כיום לאחד המדענים הגדולים ביותר במאה ה-20.

אלן מת'יסון טיורינג (Turing) נולד בלונדון ב-23 ביוני 1912. אביו היה פקיד רם דרג בשלטון הבריטי בהודו, והמשפחה שבה לאנגליה לקראת לידתו. ההורים המשיכו לנהל את חייהם בבריטניה ובהודו לסירוגין, והשאירו את אלן ואת אחיו אצל משפחת מכרים במשך חודשים ארוכים בכל פעם. כבר בגיל צעיר בלט אלן בכישוריו בלימודים, בייחוד במתמטיקה. בגיל 13 נשלח לפנימייה, ואף שהיה נער מתבודד ומנוכר, קשר שם ידידות עמוקה עם חבר ללימודים, כריסטופר מורקום, ונראה שגם התאהב בו.

טיורינג הלך בעקבות מורקום והתקבל ללימודי מתמטיקה באוניברסיטת קיימברידג'. אך זמן קצר לפני תחילת לימודיהם מת מורקום משחפת, וטיורינג היה נחוש עוד יותר להצטיין בלימודים, גם לזכר חברו. כבר בתואר הראשון נחשב טיורינג לגאון, ובסיומו קיבל בגיל 23 מעמד של עמית מחקר בקיימברידג'.

כעמית מחקר עשה טיורינג את אחת מפריצות הדרך הראשונות שלו. במאמר מהפכני, הגדיר את הרעיון שכל מספר הוא למעשה מכונה, היכולה לבצע פעולות שונות על מספרים אחרים. מכונה אוניברסלית, המורכבת מאוסף של כל המכונות, תוכל לפיכך לבצע כל אלגוריתם וכל חישוב בני פתרון. הרעיון של מכונה כזאת הניח למעשה את הבסיס לפיתוח המחשב המודרני, אבל הייתה לו גם משמעות מתמטית עמוקה של הבנת תכונותיהם של מספרים.

ב-1936 יצא טיורינג לאוניברסיטת פרינסטון בארצות הברית, שם עשה דוקטורט במתמטיקה בהנחיית אלונזו צ'רץ' (Church). בתוך שנתיים השלים טיורינג את הדוקטורט, כשהוא מתקדם ברעיון התיאורטי של פיתוח מחשב, לצד ניסוח תובנות פורצות דרך במתמטיקה. בגיל 26, כשהוא דוקטור למתמטיקה בעל שם עולמי, דחה טיורינג את ההצעה להישאר בפרינסטון ולבנות את המחשב שלו, והעדיף לשוב לבריטניה, נוכח רוחות המלחמה שהחלו מנשבות בכיוונה.

צופן האניגמה

עם תחילתה של מלחמת העולם השנייה, בספטמבר 1939, הצטרף טיורינג למערך פענוח הצפנים הצבאי והופקד על פענוח צפנים גרמניים. משימתו העיקרית הייתה למצוא דרך לפענח את ההצפנות של "אניגמה" – מכונת ההצפנה ששימשה את הצבא הגרמני. אניגמה הייתה מכשיר שערבל טקסטים כמה וכמה פעמים, כך שיהפכו לרצף אקראי של אותיות. מקבלי המסרים השתמשו במכונה דומה, והיו צריכים לכייל את כל מרכיביה על פי סידור שנקבע מראש לכל יום. לכל טקסט היו מיליארדי צירופי הצפנה אפשריים.

טיורינג הוביל את בנייתה של מכונה שכונתה "בומב" – פצצה – על שם תקתוקיה הנמרצים. זה היה למעשה חיבור של כ-30 מכונות דמויות אניגמה. כל אחת מהן כוילה באופן שונה, וצירופן אִפשר לסרוק במהירות הודעות רבות. הבומב הבריטי היה שכלול של מכונה שבנה הביון הפולני בניסיון לפענח את הגרסאות המוקדמות והפשוטות יותר של האניגמה. המכונה של טיורינג הייתה חזקה ומשוכללת יותר, וכללה עקרונות פענוח חדשים, על בסיס ניצול הסתברויות.

טיורינג ועמיתיו גם הצליחו לקצר מאוד את תהליך הפענוח, באמצעות זיהוי דפוסים שונים שחזרו על עצמם בכל הודעה, טעויות אופייניות של המצפינים ועוד. הגרמנים נהגו לשנות מדי יום את כיול מכונות ההצפנה, והפיתוחים של טיורינג אפשרו לבריטים לפצח את הקוד היומי ולהמשיך לקרוא את ההודעות המוצפנות.

טיורינג גם הניח את היסודות המתמטיים לדור הבא של מכונות הפענוח. ה"קולוסוס" (Colossus) היה למעשה המחשב הדיגיטלי האלקטרוני הראשון, והוא נבנה כדי לפענח צפנים גרמניים מוקדמים יותר, ואף שטיורינג לא היה מעורב בפיתוחו, המחשב נשען רבות על פיתוחיו במתמטיקה ובשיטות פענוח צפנים.

בהמשך המלחמה, בעקבות ביקור במעבדות Bell בארצות הברית, החל טיורינג לעסוק בפיתוח מכשיר להצפנה של תקשורת קולית, במסגרת עבודתו עם מערך הקשר של השירות החשאי. הוא הקדים בהרבה את עמיתיו מעבר לים, וב-1945 פיתח את המכשיר "דלילה", לתקשורת רדיו מוצפנת. המכשיר עבר היטב, אבל פיתוחו הגיע בסוף המלחמה, ובריטניה החליטה שלא להשקיע בו.

לטיורינג ולעמיתיו מפענחי הצפנים הייתה השפעה מכרעת על מהלך המלחמה. היסטוריונים מעריכים כי בלי המודיעין המשובח שהם סיפקו לבעלות הברית, הייתה המלחמה מתארכת עוד בשנתיים וגובה את חייהם של מיליונים נוספים. פיצוח האניגמה נשמר בסודיות גמורה במשך המלחמה וגם תקופה ארוכה אחריה, וחלקו החשוב של טיורינג בניצחון התגלה לציבור הרחב רק שנים אחרי מותו.

המכונות שהצילו חיים של מיליונים. דגם ה"בומב" שפענח את תשדורות האנגימה של הנאצים | מקור: Messybeast, ויקיפדיה

בינה מלאכותית

לאחר המלחמה הצטרף טיורינג למעבדה הפיזיקלית הלאומית הבריטית, שעסקה בבניית מחשב על סמך רעיונותיו. ה-ACE (קיצור של Automatic Computing Engine, מנוע חישוב אוטומטי) היה אמור להיות משוכלל, חזק ומתוחכם יותר מהמחשבים שנבנו בתקופה, בראשם ה-ENIAC (קיצור של Electronic Numerical Integrator And Computer) ומיורשו המתקדם יותר, ה- EDVAC (קיצור של Electronic Discrete Variable Automatic Computer) שני המחשבים האמריקאים המובילים.

למרבה הצער, פיתוח ה-ACE התמהמה והתעכב, מחוסר תקציב ומחוסר אמונה של כמה מנהלים במיזם השאפתני. עבודותיו של טיורינג מתקופת המלחמה עדיין נשמרו בחשאיות מרבית. בגלל המידור הקפדני, מנהלי המעבדה לא היו מודעים לכך שחלק גדול מהעבודה כבר נעשה בפועל, ואין צורך לעשותו מחדש כדי לבנות את המחשב. טיורינג גם נקלע למחלוקת רבות עם מנהליו משום שביקש לבנות את המחשב במו ידיו, אך הם ציפו ממנו לעסוק רק במתמטיקה התיאורטית.

לאחר שהבין שפרויקט ה-ACE אינו מתקדם, נענה ב-1948 להצעה להצטרף לאוניברסיטת מנצ'סטר, שם הובטח לו שיוכל לעסוק בכל ההיבטים של פיתוח מחשב, וגם להמשיך במחקרים משלו.

במנצ'סטר החל טיורינג לעסוק בבניית המחשב לצד מחקרים תיאורטיים בכמה תחומים, והניח את היסודות לתחום חדש – בינה מלאכותית. במאמר מ-1950 הציג שאלה: האם מכונות יוכלו בעתיד לחשוב? בהמשך פיתח את "מבחן טיורינג" – אדם מראיין אדם אחר ומכונה הנמצאים בחדרים נפרדים, כך שאינו רואה מי משיב לו. אם לאחר פרק זמן מסוים אינו יכול לקבוע בהצלחה מיהו האדם ומיהי המכונה, אזי המחשב עבר את המבחן בהצלחה.

לצד עבודתו בתחומי המתמטיקה והמחשבים, עסק טיורינג גם במחקר ביולוגי, בעיקר מן ההיבט המתמטי. בין השאר הוא בחן דפוסים מתמטיים בצמחים ובעלי חיים, וניסה לפענח את הצדדים המתמטיים של התפתחות העובר כדי להבין כיצד תאים זהים יודעים במהלך ההתפתחות להפוך לרקמות ואיברים נפרדים. הוא גם סוקרן מאוד מהביולוגיה של מערכת העצבים והמוח, וניסה להבין את עקרונות פעולתם בניסיון להחילם על פיתוח מחשב, ולמעשה להפוך את המחשב, לפחות תיאורטית למעין "מוח מלאכותי". מחקריו פורצי הדרך הניחו את היסוד לתחום הנקרא כיום "ביולוגיה חישובית".

תפוח מורעל?

במהלך עבודתו ביחידת פענוח הצפנים, הציע טיורינג נישואים לחברתו הטובה ועמיתתו, המתמטיקאית ג'ואן קלארק (Clarke). היא נענתה, אך מצפונו של טיורינג לא הניח לו לרמותה; הוא התוודה בפניה על משיכתו לגברים, והם ביטלו את החתונה המתוכננת. בתקופות שונות של חייו קיים טיורינג קשרים מזדמנים עם גברים שונים, אך לא יצר זוגיות של ממש.

ב-1952 פגש טיורינג באקראי במנצ'סטר בחור מפוקפק למדי, ארנולד מארי, שהיה בן 19 בלבד, בעל עבר פלילי ובלי מקום לישון בו. טיורינג הכניס אותו לביתו וסייע לו, גם לאחר שחשדותיו התעוררו כשמדי פעם נעלמו מביתו סכומי כסף. כעבור כמה שבועות נפרץ הבית ונבזז. מארי אמר כי הפורצים הם חבריו, וטיורינג הגיש תלונה במשטרה. במהלך החקירה הודה שקיים קשר מיני עם הצעיר, והפך ממתלונן לחשוד – משום שהומוסקסואליות הייתה אז אסורה על פי החוק הבריטי.

טיורינג הועמד לדין, הורשע, ונאלץ לבחור בין שתי אפשרויות גרועות: מאסר או טיפול הורמונלי לדיכוי היצר המיני. הוא בחר בטיפול וקיבל זריקות של ההורמון הנשי אסטרוגן במשך שנה. בעקבות הטיפול התחיל להשמין ולגדל שדיים, דבר שפגע קשות באיש הרזה והמוצק, שתחביביו היו ריצה למרחקים ארוכים ורכיבה על אופניים. גם חדות מחשבתו נפגעה בשל הטיפול, וצירוף הדברים גרם לו לשקוע בדיכאון. אם אין די בכך, גם חייו המקצועיים נפגעו. אמנם הוא המשיך לעבוד באוניברסיטה, אך בשל הרשעתו נשלל ממנו הסיווג הביטחוני, ועמו תפקיד היועץ למודיעין הבריטי בתחומי התמחותו. אפילו אשרת הכניסה שלו לארצות הברית נשללה ממנו בשל העבר הפלילי.

ב-1953 סיים טיורינג את הטיפול ההורמונלי, ונראה היה כי חייו שבים למסלולם. עם זאת, הוא התנתק מהעבודה על המחשב באוניברסיטה, ותכופות העדיף להישאר בביתו ולעסוק במחקריו התאורטיים בביולוגיה ובחקר המוח. אבל ההתנהגות הזו לא הייתה חריגה אצל טיורינג, שפעמים רבות העדיף לעבוד לבדו. הוא השתתף מפעם לפעם בכנסים מקצועיים, ואיש ממכריו – כולל פסיכיאטר שטיפל בו והפך לידידו – לא חש בהתנהגות חריגה או הבחין בסימנים מקדימים לסוף המפתיע.

עוזרת הבית שהעסיק טיורינג מצאה את גופתו למחרת מותו, והפתולוג קבע כי מת מהרעלת ציאניד וכי מדובר בהתאבדות. ליד המיטה נמצא תפוח נגוס, אך המשטרה לא בדקה אם התפוח אכן היה ספוג ציאניד. ההנחה הרווחת הייתה שטיורינג אכן התאבד, תוצאת לוואי של הדיכאון בעקבות הטיפול ההורמונלי, והיו אף שטענו שהדרך שהחליט לעשות זאת הייתה מחווה לאחת האגדות האהובות עליו, שלגייה ושבעת הגמדים.

עם זאת, יש הסבורים כי מותו של טיורינג היה תאונה. נוסף על שאר תחומי עיסוקו הוא היה כימאי חובב, ובמעבדה המאולתרת בביתו היה ניסוי שעשה שימוש באשלגן ציאנידי לפירוק ציפוי זהב. יתכן – תיאורטית – שהוא מת משאיפת אדי ציאניד שנפלטו מהניסוי הזה. המצדדים בתיאוריית התאונה גם מציינים כי טיורינג נהג לאכול תפוח כל ערב לפני השינה, ופעמים רבות השליך אותו אכול למחצה.

צדק מאוחר

רק 13 שנים לאחר מותו של טיורינג, ב-1967, בוטל בבריטניה החוק האוסר על יחסים הומוסקסואליים. סמוך לתקופה זו זכה לפרסום חלקו בהישגי המלחמה. עם התפתחותם של המחשבים וכניסתם לכל תחומי החיים, התבררו בהדרגה לעולם כולו מידת גאוניותו של טיורינג וחשיבותה העצומה של תרומתו המדעית. האגודה האמריקאית למדעי המחשב מעניקה החל משנת 1966 את פרס טיורינג, הפרס החשוב ביותר בתחום, הנחשב מקביל לפרס נובל.

עם חלחול ההכרה בחשיבותם של טיורינג ועבודתו, התגברה בבריטניה הדרישה הציבורית לטהר את שמו. בשנת 2009 התנצל ראש ממשלת בריטניה, גורדון בראון, על העוול שנעשה לטיורינג. "אני גאה לבקש סליחה מאלן ומרבים אחרים שסבלו גורל דומה בשל חוקים לא הוגנים," אמר. אך לא היה די בהתנצלות. רבבות בריטים חתמו על עצומה הקוראת לחון את טיורינג, ובסוף 2013 חתמה המלכה אליזבת השנייה על מסמך המזכה את טיורינג מהרשעתו. "חנינה מהמלכה היא מחווה הולמת לאדם כה ייחודי," אמר שר המשפטים כריס גריילינג. "מגיע לד"ר טיורינג לזכות בהכרה בשל תרומתו האדירה למאמץ המלחמתי ותרומתו המדעית".