Алан Тьюринг мог бы подать патентную заявку и получить патент на свою универсальную вычислительную машинку, но на тот момент перед ним стояла другая задача — поскорее написать и защитить диссертацию. Срок докторантской стипендии у него кончался в 1938 году. Диссертацию на тему «Логические системы, основанные на ординалах» он успешно защитил в мае 1938 года, а докторскую степень американский аналог нашего ВАКа утвердил ему несколькими неделями позже. 

В 1939 году его диссертация была опубликована в «Трудах Лондонского математического общества». Желающие могут прочитать ее самостоятельно, она свободно доступна и расценивается современными IT-историками как «глубокая работа первостепенной важности несмотря на свою неясность в обозначениях», что, в свою очередь, не может не вызвать улыбки как явное нарушение не математической, а общечеловеческой аристотелевой логики. Поэтому мы просто процитируем Тьюринга. 

Его диссертация о том, что «хорошо известная теореме Гёделя, которая показывает, что каждая логическая система в определенном смысле неполна, но в то же время она указывает средства, с помощью которых из системы логики может быть получена более полная система». Так пишет в первой фразе своей диссертации соискатель докторской степени Тьюринг. Ниже он продолжает: «Давайте предположим, что у нас есть какие-то неопределенные средства решения задач теории чисел, своего рода оракул. Мы не будем углубляться в природу этого оракула…  С помощью оракула мы могли бы создать машины нового типа (назовем их о-машинами)». По Тьюрингу, оракул способен «угадать» решение проблемы разрешимости за одно обращение (один такт вызывающей его машины Тьюринга), после чего машине останется лишь проверить это решение. «Если наш "оракул" говорит нам не о том, истинно ли какое-либо данное числовое теоретическое утверждение, а о том, является ли данная формула порядковой формулой, аргумент остается в силе, и мы обнаруживаем, что существуют классы задач, которые не могут быть решены с помощью единого процесса даже с помощью этого оракула», — завершает описание своей о-машины Тьюринг. 

К этому мы взяли бы на себя смелость сказать, что оракул по своей сути был «реле интуиции» («чуйки», выражаясь по-простонародному) компьютера Тьюринга и как бы несвоевременным намеком на проблему «искусственного интеллекта», хотя формально о-машина была лишь одна из разновидностей «универсальной машины Тьюринга».

После защиты диссертации Алан Тьюринг засобирался домой. Его отец, который будучи дипломатом лучше многих понимал, что в Европе вот-вот начнется война, посоветовал сыну остаться в Америке, тем более что Джон фон Нейман его уже приглашал к себе в Институт перспективных исследований на должность ассистента с зарплатой $1500 в год, деньги небольшие, но жить на них было можно. Институт перспективных исследований был основан в 1930 году в городе Принстоне и к 1938 году уже собрал в своих стенах завидную коллекцию ученых-иммигрантов из Европы, главным украшением которой был Альберт Эйнштейн. Сам фон Нейман тоже был мигрантом, и, забегая вперед, сюда в 1940 году окольным путем через Советский Союз и Японию добрался Курт Гёдель, которому на родине грозил призыв в гитлеровский вермахт. 

В марте 1938 года был аншлюс Австрии Гитлером, и в апреле Тьюринг прощупал почву в Принстонском университете насчет работы. Декан факультета математики университета профессор Лютер Эйзенхарт был не против. Но война не началась, и Тьюринг написал матери, что, если до июля войны не будет, он вернется домой. Тьюринг вернулся в Кембридж, а в сентябре 1938 года Мюнхенский сговор отсрочил начало Второй мировой войны еще на год. Только Тьюринга она настигла еще до своего начала. С сентября 1938 года он уже стажировался неполный рабочий день в Блетчли-парке, где размещалось главное шифровальное подразделение Великобритании — Правительственная школа кодов и шифров (GC&CS), а в первый день войны переехал туда окончательно и возглавил там отдел, ответственный за расшифровку радиопередач немецких ВМС. 

Опираясь на более ранние работы польских криптоаналитиков, там он с коллегами разработал улучшенный вариант их электромеханического дешифратора Bombe («Бомба»). С применением своего алгоритма дешифровки отдел Тьюринга довел расшифровку перехваченных радиограмм до 84 тысяч в месяц, по две в минуту. Тьюрингу и его коллегам пришлось даже написать письмо Черчиллю, чтобы премьер-министр хоть как-то повлиял не нехватку кадров в Блетчли-парке для анализа нарастающего потока расшифрованной информации. А когда немцы во второй половине войны перешли от шифровки на «Энигме» к шифровкам на двоичном коде, Тьюринг участвовал во взломе и этих кодов. Вместе с другими криптографами Блетчли-парка он был в 1946 году награжден Орденом Британской империи, правда, предпоследней из пяти его степеней, не позволявшей даже ставить «сэр» перед именем. Что до сих пор вызывает крайнее возмущение у британских IT-историков, которые свято верят, что «то, что сделал Тьюринг, сократило войну по крайней мере на два года» и «мы могли бы вообще проиграть войну без него», так что ему давно надо поставить памятник на Трафальгарской площади рядом с колонной адмирала Нельсона.

В 1945 году Тьюринга пригласили на работу в Национальную физическую лабораторию (NPL) в Лондоне, где ему было поручено спроектировать свой универсальный компьютер в реальном виде. Его проект «Автоматической вычислительной машины» (Automatic Computing Engine — ACE) был опубликован ДСП в том же 1945 году, и там во «Введении» есть интересная фраза: «В настоящем проекте представлен довольно полный отчет о предлагаемом калькуляторе, но читать его рекомендуется в сочетании с «Отчетом о EDVAC» Дж. фон Неймана».  

Сейчас она выглядит как предсказание оракула, причем печальное для ACE Тьюринга. В своем «Отчете» фон Нейман описывает логическую структуру компьютера, которая в дальнейшем стала известна как «архитектура фон Неймана». АСЕ Тьюринга так и не был построен, в 1947 году строительство АСЕ было приостановлено, а вместо него по его урезанной спецификации в 1950 году построили и запустили в серию из 30 штук машину значительно проще — Pilot Model ACE. Ее использовали для автоматизации конкретных военных расчетов. Зато в 1949 году были построены электронные мейнфреймы с двоичной системой счисления: в Америке EDVAC, а в Англии EDSAC и Manchester Mark I. Все они считаются реализацией архитектуры фон Неймана.

Пока инженеры и техники собирали в NPL в Лондоне его АСЕ, Тьюринг, который отдал им спецификацию своего мейнфрейма и в ситуацию с «железом» особо не вникал, работая над ее софтом, чтобы «избежать некоторой задержки между поставкой машины и получением результатов». Однако в силу разных причин сборка АСЕ шла медленнее, чем планировалось. Директор NPL сэр Чарлз Дарвин (внук того самого Дарвина) время от времени выражал по этому поводу обеспокоенность, хотя сам распорядился радикально изменить конструкцию аппаратуры, заменив ртутные линии задержки электронно-лучевыми лампами, а говоря по-простому, большая часть уже проделанной инженерами и техниками работы над сборкой АСЕ пошла коту под хвост. Забегая вперед, ЭЛТ-память так и не была использована в ACE.

Если остановиться на этом этапе жизни Тьюринга чуть подробнее, то директор NPL сэр Чарлз Дарвин, предвидя реакцию Тьюринга на планируемую замену его АСЕ более примитивным вариантом и, вероятно, зная о «завихрениях в мозгах» своего главного конструктора насчет мыслящих машин (Тьюринг действительно думал о них еще во время работы в Блетчли-парке и никогда не скрывал этого, а в феврале 1947 года и вовсе выступил с публичной лекцией об этом), отправил его годичный творческий отпуск, чтобы тот, как писал Дарвин летом 1947 года в одном из своих писем коллеге, имел «возможность расширить свою работу над машиной [ACE] еще больше в биологическом направлении. Я могу лучше всего описать это, сказав, что до сих пор машина планировалась для работы, эквивалентной работе нижних отделов мозга, и он [Тьюринг] хочет посмотреть, как много машина может сделать для высших отделов; например, можно ли создать машину, которая могла бы учиться на собственном опыте? Это будет теоретическая работа, и лучше делать ее подальше отсюда». 

Творческий отпуск Тьюринг провел в Кембридже, потом вернулся в Лондонскую Национальную физическую лабораторию, но ненадолго. Декан математического факультета Манчестерского университета Макс Ньюман, который знал Тьюринга по их совместной работе в Блетчли-парке, пригласил его в Лабораторию вычислительных машин при университете, которая была создана в Манчестере на грант Лондонского Королевского общества (Британской академии наук) и носила громкое название Королевской лаборатории. В конце 1948 года Тьюринг получил там должность заместителя директора и, по горькой иронии судьбы, занимался программированием конкурента его АСЕ мейнфрейма Manchester Mark I. 

Занимался столь успешно, что компания «Ферранти» наняла его консультантом при разработке их коммерческой машины Ferranti Mark I и он написал «Инструкцию для программистов Ferranti Mk. I». Здесь в Манчестере Тьюринг проработал последние шесть лет своей жизни. Здесь же в марте 1951 года он был избран членом Лондонского королевского общества, и уже будучи академиком в апреле того же года подал патентную заявку на «Средства хранения и передачи данных для цифровой вычислительной машин».

Патент любопытный. Во-первых, это, наверное, единственный, во всяком случае единственный оцифрованный и доступной широкой публике патент Тьюринга. Во-вторых, в нем идет речь о системах управления ртутными линями задержки и ферритовыми сердечниками, то есть вполне конкретным «железом», что нетипично для Тьюринга, точнее нетипично для сложившегося о нем представлении как о чистом теоретике. В-третьих, авторов изобретения было трое, помимо Тьюринга это Майкл Вуджер и Дональд Дэвис Уоттс, оба работали в NPL, где под началом Тьюринга занимались АСЕ, причем, когда проект АСЕ провалился и Тьюринг ушел из NPL, Дэвис возглавил постройку его «облегченной» версии — Pilot Model ACE. 

И в-четвертых, заявка на этот патент США №2799449 (и заявка на британский патент на то же самое от 4 мая 1950 года) на имя Тьюринга, Дэвиса и Вуджера была подана Национальной корпорацией по развитию исследований (NRDC), созданной в рамках британского закона 1948 года, принятого для «для удовлетворения потребности в использовании множества продуктов, разработанных во время Второй мировой войны исследовательскими центрами оборонной промышленности». А фактически позволявшего NRDC патентовать в Британии и других странах рассекреченные изобретения для их коммерческой эксплуатации и получения прибыли в госбюджет от производителей продукта изобретения. 

Вот и зацепила NRDC, прочесывая своими граблями рассекреченные военные изобретения, «мирное» изобретение Тьюринга того времени, когда он работал в Национальной физической лаборатории и, наверное, поделилось бы с ним роялти. Только когда британское и американское патентные ведомства наконец подтвердили его патент, Тьюринга уже не было в живых. Да и судя по списку цитирования этого патента, долго это изобретение Тьюринга не прожило, прототипы динамической памяти времен Тьюринга в 1960-е годы сменились на более совершенную полупроводниковую память.

Последним увлечением Алана Тьюринга была математическая биология, к которой его по всей видимости подтолкнула книга «О росте и форме» (1917) Д'Арси Вентворта Томпсона, профессионального классического биолога образца XIX века и математика-самоучки. Во всяком случае Тьюринг неоднократно ссылается на второе издание этой книги 1942 года. В ней Томпсон писал о связи размера животного с формой его тела, анатомией, поведением и даже физиологией, указывал на связь расположения листьев на стебле растения и спиральную раскраску раковин моллюсков с последовательностью Фибоначчи и рассматривает многое другое в природе с точки зрения механики. Правда, в книге Томпсона все это не более чем гипотезы. 

Алан Тьюринг рассчитывал их превратить в теорию с помощью мейнфрейма Ferranti Mark I, который появился в Лаборатории вычислительных машин Манчестерского университета в феврале 1951 года. Тогда он писал одному из своих коллег: «Наша новая машина должна поступить в понедельник. Я надеюсь, что в качестве одной из первых работ смогу что-то сделать в области “химической эмбриологии”. В частности, думаю, что можно объяснить появление чисел Фибоначчи». В ноябре того же 1951 года Тьюринг отправил в «Philosophical Transactions of the Royal Society of London» рукопись своей статьи «Химическая основа морфогенеза», а в августе 1952 года она была опубликована в этом главном научном журнале Великобритании, аналоге наших «Докладов АН СССР». В 1990 году ее репринт был опубликован в журнале «Bulletin of Mathematical Biology», главном органе Международного общества математической биологии, которое тогда уже появилось официально.

Статья свободно доступна, желающие могут ее прочитать самостоятельно. Правда, рассуждения Тьюринга о роли генов и хромосом в морфогенезе (развитии органов и тканей животного и растения от стадии его зародыша) лучше пропускать. Не вина Тьюринга, что молекулярная биология сама находилась на тот момент в зародышевом состоянии, ее собственный «морфогенез» начался годом позже, когда Уотсон и Крик предложили пространственную модель ДНК в виде двойной спирали, а центральная догма молекулярной биологии была сформулирована только в 1957 году, то есть через три года после смерти Тьюринга.

Если бы он дожил до этого, то увидел бы свой универсальный компьютер в живом виде, с двумя лентами в ДНК (или одной лентой в РНК).

Впрочем, Тьюринг ставил перед собой более конкретную цель — создать математическую модель химических явлений в живой клетке. Так что скорее это была не математическая биология, а математическая биохимия, и здесь он попутно открыл механизм колебательных реакций, о которых стало известно из публикаций Белоусова и Жаботинского тоже после смерти Тьюринга. В классической химии они редкое явление, феномены своего рода, но в живой природе идут, как говорится, сплошь и рядом. 

Фактически Тьюринг смоделировал то, что потом назвали «искусственной жизнью», а это, в свою очередь, давало надежду на создание таргетных лечебных препаратов, как их сейчас называют, которые в конечном итоге помогли бы при лечении орфанных болезней перейти от ДНК-хирургии (единственного на сегодня радикального метода их лечения помимо поддерживающей терапии) к настоящей ДНК-терапии. 

Пока все это пока дело будущего и нельзя сказать близкого. Но работы в этом направлении начались еще в начале 1990-х, а в 2001 году сотрудники тель-авивской IT-компании Yeda получили патент США №6266569 (с приоритетом от ноября 1998 года) на «Метод и систему вычислений, аналогичные машине Тьюринга», имеющие «очевидное применение в фармацевтике».Этот патент тоже интересно почитать. Там в главке «предыстория изобретения» гораздо короче и понятнее, чем в энциклопедиях и трудах IT-историков пересказана вся статья Тьюринга «Химическая основа морфогенеза». И становится предельно ясно, что заявку на такой же патент вполне мог бы подать сам Тьюринг в 1951 сразу после отсылки рукописи своей статьи в «Философские труды Лондонского Королевского общества». Так что этот израильский патент условно можно считать вторым посмертным патентом Тьюринга. 

В целом же похоже, что патенты на свои открытия и изобретения Тьюринг не брал не только из-за секретности, но и по каким-то личным соображениям. Впрочем, изобретали без патентов, причем изобретатели довольно судьбоносных для нашей жизни вещей, не редкость в истории техники. Ведь патент по большому счету всего лишь вексель на получение денежной или какой другой персональной награды за изобретение.  

В следующей статье мы подробно расскажем про Intelligent Machinery Тьюринга.