Quả Táo Độc: Thiên Tài Cứu Thế Giới Và Cái Chết Bí Ẩn Của Alan Turing

“Chúng ta chỉ có thể nhìn thấy một quãng ngắn phía trước, nhưng ở đó có vô vàn điều cần phải làm.”
— Alan Mathison Turing, Computing Machinery and Intelligence, 1950

Sáng ngày 8 tháng 6 năm 1954, người giúp việc bước vào phòng ngủ của ngôi nhà số 43 đường Adlington, thị trấn Wilmslow nước Anh, và chết lặng: chủ nhà, nhà toán học 41 tuổi Alan Turing, nằm bất động trên giường, thanh thản như đang chìm vào một giấc ngủ sâu. Kết quả khám nghiệm cho thấy ông đã qua đời từ hôm trước, nguyên nhân là ngộ độc xyanua.

Cạnh mép giường, người ta thấy một quả táo cắn dở.

Không thư tuyệt mệnh. Không lời trăn trối. Người đàn ông vừa ra đi chính là bộ óc mà phe Đồng minh nợ một món nợ không bao giờ trả hết: kẻ đã bẻ gãy cỗ máy mật mã Enigma của Đức Quốc xã, người đặt nền móng lý thuyết cho toàn bộ kỷ nguyên máy tính. Vậy mà xã hội mà ông liều mình bảo vệ lại kết án ông chỉ vì ông là người đồng tính — một bản án thiến hóa học mà lịch sử sau này phải cúi đầu xin lỗi.

Nhưng câu chuyện quả táo tẩm độc — xin hãy khoan tin vội. Đây chính là lúc cần tách bạch rạch ròi truyền thuyết khỏi sự thật, như mọi câu chuyện lịch sử xứng đáng được đối xử.

Sự thật đã kiểm chứng: Turing qua đời ngày 7 tháng 6 năm 1954 vì ngộ độc xyanua; thi thể được phát hiện vào sáng hôm sau; cạnh giường có một quả táo cắn dở; tòa án kết luận ông tự sát. Đó là tất cả những gì hồ sơ chính thức ghi nhận.

Truyền thuyết (chưa bao giờ được chứng minh): quả táo ấy được tẩm xyanua. Quả táo chưa từng được đem đi xét nghiệm độc chất. Việc Turing tái hiện cảnh mụ phù thủy nhúng táo vào vạc độc trong Bạch Tuyết — bộ phim Disney năm 1937 mà ông yêu thích — chỉ là suy đoán của hai nhà viết tiểu sử Andrew Hodges và David Leavitt, dù suy đoán ấy có cơ sở và được bạn ông, nhà văn Alan Garner, ủng hộ trên tờ Guardian năm 2011.

Giả thuyết đối lập: mẹ ông, bà Sara Turing, đến cuối đời vẫn một mực tin rằng con trai chết vì tai nạn do cất giữ hóa chất cẩu thả. Học giả Jack Copeland, người dành cả sự nghiệp nghiên cứu về Turing, đề xuất khả năng ông vô tình hít phải hơi xyanua từ bộ thí nghiệm mạ vàng đặt trong phòng làm việc — kali xyanua vốn được dùng để hòa tan vàng. Theo Copeland, kết quả khám nghiệm phù hợp với hít phải hơn là nuốt; Turing lại có thói quen ăn táo trước khi ngủ và thường bỏ dở; trước khi chết ông không hề có dấu hiệu tuyệt vọng, thậm chí còn lập danh sách những việc định làm sau kỳ nghỉ.

Câu chuyện Bạch Tuyết đẹp như một bi kịch Hy Lạp. Nhưng một nhà logic học như Turing xứng đáng được kể đúng sự thật — kể cả khi sự thật ít thơ mộng hơn truyền thuyết.

Phá vỡ mê cung Enigma: khi cỗ máy đánh bại bộ óc

Trước khi trở thành nạn nhân của định kiến, Turing là người hùng của một cuộc chiến thầm lặng. Tháng 9 năm 1939, khi chiến tranh bùng nổ, ông được đưa về Bletchley Park — Trạm X, trung tâm giải mã tối mật của Hoàng gia Anh.

Vũ khí bí mật của Đức là Enigma, cỗ máy mã hóa cơ điện với các đĩa quay và bảng cắm dây. Mỗi ngày, toàn bộ cỗ máy chiến tranh Đức đổi một cấu hình mã hóa mới, trong tổng số:

$$158{,}962{,}555{,}217{,}826{,}360{,}000 \approx 1{,}59 \times 10^{20}$$

cấu hình khả dĩ. Thuê 10.000 chuyên gia làm việc suốt ngày đêm cũng phải mất hàng triệu năm mới thử hết cấu hình của một ngày duy nhất.

Turing nhìn ra điều mà cả bộ máy tình báo chưa ai dám nói thẳng: con người không thể đánh bại cỗ máy này — chỉ một cỗ máy khác mới làm được.

Ông thiết kế Bombe, cỗ máy điện cơ gồm 36 bộ trống quay mô phỏng Enigma chạy đồng bộ. Thay vì thử từng khóa một cách mù quáng, Bombe dùng logic phản chứng: từ những đoạn văn bản đoán trước được — gọi là cribs, chẳng hạn bản tin thời tiết nào của Đức cũng chứa những cụm từ khuôn mẫu — nó dựng một mạch điện logic khép kín, để dòng điện tự loại bỏ hàng loạt khóa mâu thuẫn trong tích tắc.

Cần nói cho công bằng: ý tưởng gốc không phải của riêng Turing. Các nhà toán học Ba Lan — Marian Rejewski và đồng nghiệp — đã bẻ gãy Enigma từ năm 1932 và chia sẻ bí mật cỗ máy bomba cho Anh, Pháp vào mùa hè 1939, ngay trước khi chiến tranh bùng nổ. Turing đứng trên vai những người khổng lồ ấy, và đồng nghiệp Gordon Welchman góp thêm cải tiến then chốt — bảng chéo diagonal board — giúp Bombe mạnh hơn gấp bội.

Kết quả: tình báo Ultra đọc được mệnh lệnh của hải quân Đức, góp phần xoay chuyển trận chiến Đại Tây Dương với tàu ngầm U-boat và yểm trợ chiến dịch Normandy. Một số nhà sử học ước tính công việc giải mã đã rút ngắn chiến tranh ít nhất hai năm, cứu sống tới 14 triệu sinh mạng; chính Tướng Eisenhower và sử gia chính thức của tình báo Anh cũng đánh giá chiến công này rút ngắn chiến tranh từ hai đến bốn năm.

Cỗ máy Turing và bài toán quyết định của Hilbert

Điều kỳ lạ: chiến công Enigma chỉ là một chương phụ trong sự nghiệp của Turing. Di sản nền tảng nhất của ông đối với nhân loại ra đời từ năm 1936, khi ông mới 24 tuổi, trong bài báo On Computable Numbers, with an Application to the Entscheidungsproblem.

Khi ấy, David Hilbert đặt ra Bài toán Quyết định: có tồn tại một thủ tục cơ học có thể phán định tính đúng sai của mọi mệnh đề toán học?

Để tấn công nó, Turing trừu tượng hóa toàn bộ hành vi tính toán của con người thành một mô hình tối giản đến mức ngây thơ, gọi là cỗ máy Turing:

• một dải băng dài vô hạn, chia thành các ô, mỗi ô chứa một ký hiệu như $0$, $1$ hoặc để trống;
• một đầu đọc/ghi có thể di chuyển sang trái, sang phải, đọc và viết lên ô đang đứng;
• một bộ điều khiển với số trạng thái hữu hạn cùng bảng quy tắc: đang ở trạng thái này, đọc được ký hiệu kia thì viết gì, chuyển sang trạng thái nào, đi về hướng nào.

Turing chứng minh: cỗ máy thô sơ ấy có thể mô phỏng bất kỳ phép tính nào mà con người thực hiện được bằng giấy bút. Rồi ông đi xa hơn một bước định mệnh: một cỗ máy vạn năng — đọc mô tả của cỗ máy khác từ chính dải băng rồi chạy nó. Đó chính là bản phác thảo lý thuyết đầu tiên của máy tính đa năng và của khái niệm phần mềm, gần một thập kỷ trước khi chiếc máy tính điện tử đầu tiên ra đời.

Bài toán dừng: trò đùa logic vạch ra ranh giới của tính toán

Để đập tan giấc mơ của Hilbert, Turing dùng chính vũ khí của logic: tự tham chiếu.

Giả sử tồn tại một chương trình $H$ có thể nhìn vào bất kỳ chương trình $P$ nào với đầu vào $I$ và trả lời chắc chắn: $P(I)$ sẽ dừng lại, hay chạy mãi không thôi?

$$H(P, I) = \begin{cases} 1 & \text{nếu } P(I) \text{ dừng} \ 0 & \text{nếu } P(I) \text{ chạy vô hạn} \end{cases}$$

Turing bèn viết một chương trình quái đản $D$: nhận đầu vào $X$, hỏi $H$ xem $D(X)$ có dừng không, rồi làm ngược lại hoàn toàn — nếu $H$ bảo dừng thì $D$ lao vào vòng lặp vô tận, nếu $H$ bảo vô tận thì $D$ dừng ngay.

Rồi ông nạp chính $D$ vào $D$. Hỏi: $D(D)$ dừng hay không?

• Nếu $H(D, D)$ trả về $1$, nghĩa là $D(D)$ dừng — thì theo mã lệnh, $D(D)$ lại chạy vòng lặp vô tận.
• Nếu $H(D, D)$ trả về $0$, nghĩa là $D(D)$ chạy vô tận — thì $D(D)$ lại dừng ngay lập tức.

$D(D)$ dừng khi và chỉ khi $D(D)$ không dừng — một mâu thuẫn không thể gỡ. Vậy $H$ không thể tồn tại. Không một thuật toán nào, dù thông minh đến đâu, có thể phán định được mọi chương trình sẽ dừng hay chạy mãi. Ranh giới của tính toán được vạch ra vĩnh viễn — bằng một trò đùa logic.

Phép thử Turing và cái giá của thiên tài

Năm 1950, Turing đặt một câu hỏi nghe như triết học: máy móc có thể suy nghĩ không? Ông đề xuất một phép thử thực nghiệm: nhốt người thẩm vấn trong phòng riêng, cho trò chuyện qua văn bản với một con người và một cỗ máy; nếu người thẩm vấn không phân biệt được đâu là máy, thì cỗ máy ấy — xét về hành vi — suy nghĩ như người. Bảy mươi năm sau, mỗi lần bạn trò chuyện với một chatbot, bạn đang sống bên trong phép thử của ông.

Nhưng cũng chính những năm tháng ấy, nước Anh đáp lại ông bằng một phiên tòa. Năm 1952, Turing bị kết tội khiếm nhã nghiêm trọng vì quan hệ đồng tính. Tòa cho ông hai lựa chọn: tù giam, hoặc tiêm hormone nữ để triệt dục hóa học. Ông chọn mũi tiêm. Thuốc khiến cơ thể ông biến đổi, tấm thẻ an ninh bị thu hồi — cánh cửa Bletchley Park khép lại vĩnh viễn với người hùng của nó.

Hai năm sau là buổi sáng tháng Sáu ở Wilmslow.

Lịch sử mất hơn nửa thế kỷ để sửa sai: năm 2009, Thủ tướng Gordon Brown thay mặt chính phủ Anh công khai xin lỗi; đêm Giáng sinh năm 2013, Nữ hoàng Elizabeth II ban lệnh ân xá hoàng gia; năm 2021, chân dung Turing được in lên tờ 50 bảng — tờ tiền mệnh giá cao nhất của Ngân hàng Trung ương Anh, vinh danh một người từng bị chính đất nước mình coi là tội phạm.

Quả táo trên bàn ngủ năm 1954 có thể đã tẩm độc, cũng có thể chỉ là một quả táo ăn dở của một người đàn ông thích ăn táo trước khi ngủ. Điều chắc chắn duy nhất: Alan Turing đã gieo vào nhân loại một hạt mầm logic — và hạt mầm ấy nảy thành mọi chiếc máy tính, mọi dòng code, mọi cuộc trò chuyện với trí tuệ nhân tạo mà chúng ta đang sống cùng hôm nay.