Nhà toán học Alan Turing: Dùng con số giải mật mã tài tình

Alan Turing chào đời ngày 23/6/1912 tại London (Anh). Lúc bấy giờ, bố Alan Turing, ông Julius Turing đang làm việc tại Ấn Độ nên ông và vợ quyết định để con trai sống cùng với vợ chồng bạn mình là đại tá Ward tại Anh, thay vì cho con sống cùng mình.

Lớn lên một chút, trong những ngày đi dã ngoại hay những bữa trà chiều, cậu bé Alan Turing thường dành thời gian ngắm tổ ong, hay nghiên cứu đường bay của các chú ong hoặc vẽ những tấm bản đồ, cũng như sáng chế các dụng cụ hữu ích. Tuy nhiên, cậu yêu thích nhất các con số, mặc dù chưa học được.

Alan Turing tìm thấy chúng ở khắp mọi nơi, kể cả trên cột đèn. Với cậu, chúng giống như những chữ cái của người ngoài hành tinh đang chờ được giải mã.

Alan Turing thể hiện tính ham hiểu biết và trí thông minh ngay từ khi bắt đầu đi học. Tuy nhiên, cậu rất nhút nhát và thường đắm chìm trong các suy nghĩ của riêng mình. Đặc biệt là sau khi được tặng cuốn sách “Những kỳ quan của thiên nhiên”.

Sau đó cậu bắt đầu quan sát côn trùng, cây cối và cả con người theo cách nhìn mới. Bạn bè trong lớp liền trêu chọc gọi cậu là “kẻ quan sát cây hoa cúc lớn lên”.

Một lần nọ, mẹ Turing, bà Ethel Turing, từng vẽ một bản phác họa con trai đang cúi xuống ngắm nhìn mấy bông hoa, mà quên mất mình đang chơi hockey. Đó là thời kỳ nhà phát minh tương lai bắt đầu mơ mộng về một chiếc máy có thể lập trình để hoạt động giống như trí óc con người.

Khi học ở trường nội trú Sherbonne, Turing tỏ ra say mê và có năng khiếu về toán, cũng như khoa học. Tại trường, cậu kết bạn với Christopher Morcom. Họ cùng nhau sáng chế ra một loại mật mã chỉ có hai người mới giải được, rồi dùng nó để gửi các thông điệp bí mật cho nhau.

Ngoài ra, họ còn dành nhiều thời gian tranh luận về các vấn đề Toán học. Morcom trở thành người bạn tốt nhất của Turing, nhưng sớm qua đời vì bệnh lao. Turing rất đau lòng trước cái chết của người bạn thân. Chàng thiếu niên tự hỏi bản thân tại sao bạn mình lại chết. Tại sao con người được sinh ra và tại sao con người lại chết đi. Các câu hỏi đó rất khó trả lời. Cậu kết luận rằng toán học với những quy luật rõ ràng và logic có thể cung cấp cái nhìn hữu ích để giải quyết các vấn đề trong cuộc sống, cũng như có thể mang lại câu trả lời mà mình muốn biết.

Trong lúc học tại Trường King’s College thuộc Đại học Cambridge, Turing gặp David Champernowne. Cậu thường chơi cờ vua với Champernowne và họ đặt ra quy tắc đặc biệt: Sau khi di chuyển một nước cờ, người chơi sẽ phải chạy quanh nhà một vòng. Nếu khi quay lại mà người kia vẫn chưa quyết định được nước cờ của mình thì anh ta sẽ được đi thêm một nước cờ nữa.

Hai chàng thanh niên cảm thấy rất phấn khích khi sáng tạo thêm các luật lệ bên ngoài trò chơi thông thường. Ví dụ như chạy trong khi chơi cờ hoặc dùng toán học để sáng tạo các trò chơi mới.

Khi mới 24 tuổi, Turing đã viết một bài luận trong đó mô tả thiết bị gọi là “Máy Turing” có thể thực hiện tất cả các thuật toán máy tính. Tất cả những gì bạn cần là viết hướng dẫn lên một mẩu băng từ, bằng mã code mà máy có thể đọc được, mã này chỉ bao gồm số 0 và số 1. Chàng thanh niên trẻ trở nên nổi tiếng sau bài viết đó. Máy Turing được coi là tiền thân của máy vi tính ngày nay.

Năm 1939, Thế chiến thứ hai bùng nổ. Quân đội Đức dưới thời Hitler muốn thống trị châu Âu. Để phát lệnh tấn công và truyền các thông tin mật, phía Đức đã phát minh ra một chiếc máy tạo ra các thông tin mã hóa, được gọi là “Enigma”.

Mỗi máy Enigma bề ngoài trông như chiếc máy chữ, xếp trong va ly kim loại xách tay, có thể đặt trên xe tăng, ô tô, máy bay, tàu chiến. Khi ấn phím sẽ đồng thời làm chuyển động một bộ trục quay cơ khí, kết hợp hệ thống điện, phát ra các xung vô tuyến dạng điện báo Morse. Từ 26 chữ cái Latinh, Enigma có khả năng biên soạn thành 8000 tỷ mã bí ẩn, từ đó soạn ra và giải các bức điện mật. Mỗi máy thông tin Enigma vừa là máy phát lại vừa là máy nhận và tự giải mã theo các phương án thường xuyên thay đổi.

Hitler ca ngợi Enigma là “Mật mã số một thế giới, cả đến thần thánh cũng không thể giải nổi”. Trong chiến tranh, quân đội Đức đã trang bị 200.000 máy Enigma. Thời gian đầu, phát xít Đức sử dụng rất thành công loại mã này để liên lạc với nhau, phía Đồng minh chống Đức không thể giải được.

Đặc biệt quân đội Anh không tài nào phát hiện được sự di chuyển của tàu ngầm Đức chuyên phục kích các tàu vượt Đại Tây Dương chở vũ khí Mỹ viện trợ cho Anh và lực lượng Đồng minh châu Âu. Hồi ấy trung bình mỗi tháng Đức bắn chìm 5.000 tấn tàu hàng Đồng minh, gây tổn thất cực lớn khiến cuộc kháng chiến của Anh quốc có nguy cơ thất bại.

Nếu giải mã được thông tin gửi đi từ chiếc máy Enigma này thì cũng có nghĩa là quân Đồng minh sẽ giành được chiến thắng trong chiến tranh. Vì vậy, chính phủ Anh đã liên lạc với Turing, trao cho ông một nhiệm vụ tối mật. Đó là giải mã chiếc máy Enigma để có thể cứu sống nhiều mạng người trong chiến tranh. Nhà khoa học liền nhận lời, mặc dù nó có vẻ như là nhiệm vụ bất khả thi.

Sau đó, ông nảy ra một ý tưởng: Nếu có một chiếc máy tạo ra mật mã thì cần chế ra một chiếc máy khác để giải mã. Vậy là chiếc máy “Bombe” đã ra đời. Nó cao 2m, rộng 2m và nặng bằng một con hà mã. Đôi khi nó chảy dầu và làm người sử dụng giật mình, nhưng nó đã hoàn thành nhiệm vụ giải mã của mình. Chiếc máy giúp họ có thể giải mã các thông điệp từ phía địch và Turing trở thành anh hùng chiến tranh dù không mặc quân phục. Sau khi chiến tranh kết thúc, ông được trao Huân chương Đế quốc Anh.

Năm 1950, nhà toán học công bố luận văn “Máy tính và trí tuệ”, đồng thời đưa ra “phép thử Turing” (Turing test) nổi tiếng, đặt nền móng cho khoa học trí tuệ nhân tạo.

Một năm sau, ở tuổi 39, ông được bầu làm thành viên Hội Khoa học Hoàng gia Anh. Ngày nay, Alan Turing được xem là cha đẻ của ngành khoa học máy tính. Bắt đầu từ năm 1966, Giải thưởng Turing đã được Hiệp hội Máy tính trao cho cá nhân có đóng góp kĩ thuật cho cộng đồng máy tính. Giải thưởng được coi như tương đương giải Nobel trong cộng đồng máy tính.

Alan Turing tự kết liễu cuộc đời năm 42 tuổi. Ông bị phát hiện là một người đồng tính nam. Theo luật Anh Quốc thời ấy, luyến ái đồng giới là phạm pháp.