Alan Turing ve yapay zekâ

Alan Turing’in Yapay Zekâ bilimine asıl ve gerçek katkılarının, onun kısa ömrünün büyük bir bölümünü kapla­yan, aslında birer Uzman Yapay Zekâ olan bilgisayarların ve çalışma prensiplerinin üzerindeki çalışmaları ve makinelerin düşünebileceği ile ilgili matematiksel kuramları ortaya atması olduğunu bilmek gerekir.

Alan Turing, 14 yaşında kaydolduğu, Antik Yunanca ve Latince eğitimi gördüğü Sherborne kolejinde öğrenciy­ken matematiğe olan ilgisini sürdürmekte ve Einstein, Newton gibi matematikçi ve fizikçilerin teoremleri üze­rinde çalışmaktaydı. Matematiğe olan bu ilgisi 1931 yılında onu Cambridge Trinity kolejine değil, Cambridge Kings kolejine götürecekti.

Hesaplanabilir sayılar

1933 yılında Alan Turing’in arkadaşı olan mezuniyet öğrencisi David Champernowne, normal sayılar üzerine basit fakat yeni bir görüş yayınlamıştı. Bu makale Alan Turing’in ilgisini çekecek ve normal sayılar üzerinde ça­lışırken daha sonra 1936 yılında bir makale ile ortaya koyacağı Hesaplanabilir Sayılar (Computable Numbers) ile ilgili görüşleri ortaya çıkacaktı. Kuşkusuz Alan Turing’den daha önce de sayı sistemleri ve hesaplanabilir sa­yılar üzerinde çalışan Leibniz, Babbage ve Boole gibi çok sayıda matematikçi ve bilimadamı bulunmaktaydı.

Ancak Turing, “Hesaplanabilir Sayılar” (İngilizcesi: On computable numbers, with an application to the Ents­cheidungsproblem) makalesinde, teorik ve matematiksel temellere dayalı sanal bir makineden söz ederken, sadece matematiksel bir sistem önermiyor veya herhangi bir mekanik tasarım yapmıyor, bununla birlikte prensiplerini ortaya koyduğu bir sanal makine ile her türlü matematiksel hesabın yapılabileceğini kanıtlıyor ve aynı zamanda, bu alanda geliştirilecek makinelerin tıpkı insanlar gibi düşünebileceğini iddia ediyordu.

Turing makinesi

Turing’in makalesinde ortaya koyduğu hesapla­yıcı makine veya Türkçe’de çok güzel bir şekilde terimleştirilmiş olan bilgi-sayar, matematiksel olarak modellenmiş bir makinedir ve bir bant üzerine yazılacağı varsayılan semboller ile çalışa­caktır. Bandın üzerindeki semboller, makine tara­fından bir şekilde okunacak ve yazılacak, makine daha önce yazılmış semboller ile belirli durumla­rı karşılaştırabilecek ve yeni durumu yine bu ban­dın üzerine yazarak tıpkı bir zekâ gibi girdiler ve çıktılar oluşturacaktır. İkili sayı sistemi ile desimal sayıların dönüşümü ilkesine göre çalışan bu ma­kinede yatayda hücrelere bölünmüş olan bandın (tape) üzerindeki sembollerden alfabedeki harf­lerin okunması amaçlanmıştır.

Bandın üzerindeki hücrelerde yer alan 0’lar al­fabedeki boş (space) karakterini temsil etmek­te, q1 okuyucu başlığın okuduğu ve durumu 0 olmayan semboller, bilgi olarak kabul edilmektedir. Bandın üzerinde sağa veya sola okuma yapabilen makine, ilk olarak 0 okur durumday­ken, B sembolü son okuyacağı sembol olacak, bu durumda, q1 başlığı 1 sembolünü gördükçe sağa doğru gidecek ve B sembolünü gördüğü an (yani girdinin en sağına ulaştığında) o sembolün yerine 1 yazacaktır. Yazma işlemi bitip de 1 sembolünü gördüğünde maki­ne başlığı en sola gidecektir.

Kripto analiz

İkinci Dünya Savaşı’nda savaşın sevk ve idaresinde gereken iletişim, radyo telgraf cihazları ile sağlanmaktaydı. Ancak mors kodlamasını bilen ve telsiz cihazına sahip olan herhangi biri bile bu iletişimi dinleyebilmekteydi. Metinlerin okunmasına engel olabilmek için metinler kriptolanmakta yani şifrelenmekteydi.

Özellikle, Almanya’nın savaşta uyguladığı yıldırım harekâtı doktrini, çok hızlı ve etkili bir haberleşme gerektir­mekteydi. Çok sayıda metnin kriptolanması için, 1797 yılında Thomas Jefferson’un icad etmiş olduğu rotorlu kriptografi makineleri kullanılmaktaydı. Geliştirilerek elektro mekanik hale getirilen bu makineler ile insan zekâsının hesaplama gücü ile kırılması çok zor şifreleme algoritmaları üretilmekteydi. Almanlar savaş sırasında 4 ve 8 rotorlu Enigma’lar ve Lorenz (10151) gibi şifreleme makineleri kullanmaktaydılar. Bu makinelerin içinde, taşınabilir olması ile ünlenen Enigma makinesinde, şifrelenecek metin, daktilo tuşları ile yazılıyor, şifrelenmiş metin ise, klavyenin üst kısmında bulunan ışıklı panodan okunabiliyordu. Her bir daktilo tuşuna basıldığın­da, sağdan başlayarak rotorlar dönüyor ve temas kontaklarının kombinasyonunu tekrar değiştiriyordu. 8 Rotora kadar arttırılmış modelleri bulunan Enigma makinesinin ürettiği şifreler oldukça karmaşık işlemler sonucu üretildiklerinden çözülmesi de çok zordu. Hatta bir matematikçinin kâğıt üzerinde yapacağı hesaplarla bir Enigma şifresini çözmesi aylar alabilirdi. 1022 değişken şifre kombinasyonu kurabilen Enigma şifre sistemi üzerinde İkinci Dünya Savaşı öncesinde özellikle Polonyalı matematikçiler çok başarılı olmuşlardı.

Müttefik devletlerin şifre çözücülerinden oluşan bir konsorsiyum, Polonyalı matematikçiler de dahil olmak üzere, Alman şifrelerini çözmek üzere birçok müttefik ülkeden matematikçileri ve mühendisleri, İngiltere’de Bletchley Park’ta bir araya getirdi. Aralarında İngiliz matematikçi Alan Turing’in de bulunduğu bu ekip, Enig­ma kodlarını insan emeği ile çözmeye çalışmanın çok zaman aldığını fark etmiş ve çok sayıda enigma rotor­larından oluşan ilk elektro-mekanik Kripto Analiz Makineleri olan “Bombe”leri yapmışlardı. Ancak, Bombe makineleri kodları çözmek için şifreleme işleminin çok sayıda simülasyonunu oluşturuyordu ve makineyi kul­lanmak büyük dikkat gerektiriyordu.

Almanların savaşın sonuna doğru kullanmaya başladıkları Lorenz SZ40/42 şifreleme makineleri, 12 rotora ve 500’den fazla temas kontağına sahipti. Bu makinelerin ürettiği şifreleri çözmek için elektro-mekanik Bombe’ler ve insan emeği yetersiz kalmaktaydı. Bu yüzden, Bletchley Park’ta üslenmiş müttefik şifrecilerden biri olan ve daha sonra bilgisayar biliminin kurucularından biri sayılacak İngiliz matematikçi Alan Matthison Turing’in 1936 yılında oluşturduğu Turing Makinesi prensipleriyle, 1944 yılında mühendis Thomas Harold Flowers (1905-1998) tarafından dünyanın ilk yeniden programlanabilir bilgisayarı olan Colossus Mark-1 yapılmıştı.

Bu bilgisayarın bir birimi ile Alan Turing’in kâğıt rulolar olarak hayata geçen veri bantları, sembolleri oluştu­ran deliklerin hızlı bir şekilde delinmesi ile yeniden programlanabiliyor, Alman Enigma şifrelerini çözmek için tasarlanmış olan programın kriptolanmış metinlerden oluşan girdileri ile enigma rotorlarının benzetimlendi­rildiği program kalıplarının karşılaştırılması otomatik olarak gerçekleşiyor, ortaya çıkan anlamlı metin çıktıları ise, sisteme bağlı olan otomatik daktilo makinesinden basılabiliyordu. Böylece, Alan Turing’in matematiksel bir modelden ibaret olan bilgisayar ve yazılım fikri gerçekleşerek, tamamen insan gibi düşünemese de, veril­miş bir görevin başarılmasını sağlayacak kadar hesaplama gücü olan bir uzman yapay zekâ türü ortaya çıkmış oluyordu.

Savaş sonrası Turing ve Turing testi

Alan Turing, savaşın sona erdiği 1945 yılından 1947 yılına kadar Ulusal Fizik Laboratuvarı’nda ACE Projesi olarak adlandırılan bilgisayar sisteminin tasarımında çalıştı. 19 Şubat 1946’da ilk program hafızalı bilgisayarın detaylı tasarımını içeren makalesini sundu. ACE Projesi, barış zamanında uygulanabilecek bir çalışma olmakla birlikte, Bletchley Park’taki savaş zamanı gizliliği devam etmekteydi. 1947 yılı sonunda, kendi istediği bir alanda çalışmak üzere Cambridge’e dönerek matematik çalışmalarına devam etti.

1949’da Manchester Üniversitesi’ndeki bilgisayar laboratuarında vekil yönetici olarak bilgisayar çalışmalarına devam etmiş ve ilk bilgisayarlardan biri için Manchester Mark 1 yazılımı üzerinde çalışmıştır. Yapay düşünme üzerinde düşünmeye devam ettiği bu süre sonunda 1950 yılında “Bilgisayar Mekanizması ve Zekâ” (Computing machinery and intelligence) adındaki makalesini yayınlayan Turing, tekrar Yapay Zekâ’ya ve düşünmeye işaret etmiş ve popüler olarak Turing Testi olarak bilinen, bir makinenin “zeki” olup olmadığını saptayacak olan bir deney prensibi ortaya atmıştır. Deneye göre, bilgisayar, gerçek bir insan olan soru soran kişiyi bu kişi ile yapmış olduğu konuşma sonrasında bir insan olduğuna inandırabilirse, bu bilgisayarın veya programın insan kadar zeki olduğuna kanaat getirilecekti.

Turing’in yapay zekâ bilimine katkısı

Alan Turing’in Yapay Zekâ çalışmalarına en büyük katkısı yaygın olarak Turing Testi ile Zeki Makine’nin sap­tanması olarak bilinmesine karşın, bu hem Turing’e haksızlık olur, hem de bugün biliyoruz ki, “zeki” sapta­masının yapılabilmesi için sadece karşılıklı bir konuşma yaparak deneği kandırmak yeterli değildir. Zira 1950 yılından sonra çok sayıda yapay zekâ araştırmacısı ve bilgisayar programcısı, aslında gerçekte zeki olmayan fa­kat Sentaktik Örüntü Analizi tekniği ile bir insanla son derece inandırıcı bir şekilde sohbet edebilen yazılımlar geliştirdiler. Bu yazılımlar örneğin XML kodlaması ile yazılmış bir metin içinde, deneğin konuşma girdilerinde aradığı anahtar kelimeler ile eşleşen ve bu girdilere mantıklı yanıtlar oluşturacak XML kodlu paragrafları bulmakta ve çıktı olarak geri döndürmektedir. Programlanan metinlerin sıklığı ve dil bilgisi kurallarının başa­rılı bir şekilde programlanması sayesinde son derece inandırıcı çıktılar üreten bu yazılımlar aslında gerçekte düşünmemekte, bir arama algoritması ile programlanmış yanıtları döndürmektedirler. Gerçekten “zeki” olan bir varlıktan beklenen, girdiler karşısında muhakeme yürütmesi, öğrenmesi ve problem çözmesidir. Buna ek olarak “zeki varlık” tanımı, sadece insansı bir davranış olan konuşma becerisi sergilemesi ile de sınırlanamaz.

Günümüzde, Sentaktik Örüntü Analizi çalışmaları devam etmekte, ancak Doğal Dil İşleme adlı bir disiplin altında, insana özgü düşünmenin dilsel kavramlar ile yapılmasından hareketle, yapay düşünme sonrası ortaya çıkan çıktıların cümle kalıplarından değil, muhakeme, çıkarımsama ve kavram bağlama gibi daha gelişmiş zekâ alt kavramları sonucu üretilmiş benzersiz ve tekrarsız metin dizgelerinden oluşturulması amaçlanmaktadır. Bu yüzden Turing Testi güncelliğini ve popülerliğini devam ettirmesine karşın, ölçüm parametresi olan konuşma çıktılarının güvenilmez olması ve ileri seviye bir zekâ tarafından üretildiğinin belirsizliği açısından yetersiz kalmıştır.

Bağlantılı olarak, Alan Turing’in Yapay Zekâ bilimine katkılarının gözden düşmemesi açısından onun bu bilime asıl ve gerçek katkılarının, önceki paragraflarda anlatılan ve onun kısa ömrünün büyük bir bölümünü kapla­yan, aslında birer Uzman Yapay Zekâ olan bilgisayarların ve çalışma prensiplerinin üzerindeki çalışmaları ve makinelerin düşünebileceği ile ilgili matematiksel kuramları ortaya atması olduğunu hatırlamak gerekir.