Alan Turing

L’un des fondateurs de l’informatique théorique

Alan Turing est un mathématicien, logicien et cryptanalyste britannique dont les travaux ont profondément marqué l’histoire de l’informatique. En 1936, il propose un modèle mathématique qui permet de définir ce qu’une machine peut calculer. Ensuite, pendant la Seconde Guerre mondiale, il joue un rôle majeur dans l’analyse des communications allemandes chiffrées par Enigma.

Après la guerre, Turing participe à la conception de l’ACE et travaille sur les premiers ordinateurs de Manchester. Par ailleurs, il publie des recherches fondatrices sur l’intelligence artificielle et la morphogenèse. Ainsi, son héritage s’étend de la logique mathématique à la biologie, en passant par la cryptanalyse et la programmation.

Fiche rapide

• Nom : Alan Mathison Turing
• Naissance : 23 juin 1912 à Maida Vale, Londres
• Décès : 7 juin 1954 à Wilmslow, dans le Cheshire
• Nationalité : britannique
• Formation : King’s College de Cambridge et université de Princeton
• Domaines : mathématiques, logique, cryptanalyse, informatique théorique et biologie mathématique
• Contributions majeures : machine de Turing, cryptanalyse d’Enigma, ACE, test de Turing et modèles de réaction-diffusion

La machine de Turing : définir ce qui est calculable

En 1936, Alan Turing publie l’article On Computable Numbers, with an Application to the Entscheidungsproblem. Dans ce texte, il décrit une machine abstraite destinée à représenter mathématiquement l’exécution d’un calcul. Les chercheurs lui donneront ensuite le nom de machine de Turing.

Cette machine théorique comprend :

• un ruban divisé en cases qui sert de mémoire ;
• une tête capable de lire et d’écrire des symboles ;
• un nombre fini d’états internes ;
• un ensemble de règles qui détermine chaque opération.

Malgré sa simplicité, ce modèle permet de formaliser les différentes étapes d’un algorithme. Ainsi, la machine lit un symbole, applique une règle, écrit éventuellement un nouveau symbole, puis se déplace sur le ruban.

Turing décrit également une machine universelle capable de simuler le fonctionnement de toute autre machine de Turing. Pour cela, elle doit recevoir la description de la machine à reproduire ainsi que ses données.

Cette idée annonce un principe essentiel de l’ordinateur moderne. En effet, une même machine peut accomplir des tâches très différentes selon le programme qu’elle exécute.

Par ailleurs, Turing démontre que certains problèmes ne peuvent pas être résolus par un algorithme général. Ses travaux contribuent donc directement à la naissance de la théorie de la calculabilité.

Ce qu’Alan Turing a réellement inventé

Alan Turing n’a pas construit seul le premier ordinateur. De même, il ne constitue pas l’unique inventeur de l’informatique moderne. En revanche, il a donné une définition mathématique rigoureuse du calcul et formulé le principe d’une machine programmable universelle.

Ses principales contributions concernent :

• la définition théorique du calcul et des algorithmes ;
• la cryptanalyse des communications allemandes ;
• la conception d’ordinateurs électroniques à programme enregistré ;
• la réflexion sur l’intelligence des machines ;
• l’utilisation des mathématiques pour expliquer certaines formes biologiques.

Cependant, son œuvre doit toujours être replacée dans un travail collectif. De nombreux mathématiciens, ingénieurs, opérateurs et cryptanalystes ont participé aux projets auxquels son nom reste associé.

Bletchley Park et le déchiffrement d’Enigma

À partir de 1939, Alan Turing travaille à Bletchley Park, principal centre britannique de cryptanalyse pendant la Seconde Guerre mondiale. Il rejoint la Hut 8, chargée d’étudier les communications de la marine allemande protégées par Enigma. Il dirige cette unité jusqu’en 1942.

La machine Enigma utilise plusieurs rotors pour transformer chaque lettre. De plus, les opérateurs allemands modifient régulièrement les réglages. Le nombre de combinaisons possibles rend donc toute recherche manuelle extrêmement difficile.

Pour réduire ce nombre de possibilités, Turing développe plusieurs méthodes mathématiques. Il travaille notamment sur le Banburismus, une technique statistique appliquée aux communications navales allemandes.

Turing participe également à la conception de la Bombe britannique. Cette machine électromécanique élimine rapidement les réglages incompatibles avec les hypothèses préparées par les cryptanalystes. Ainsi, elle accélère considérablement la recherche des clés quotidiennes d’Enigma.

La Bombe : une réalisation collective

Cependant, la Bombe britannique ne constitue pas l’invention d’un seul homme. Tout d’abord, les Britanniques bénéficient des travaux réalisés avant la guerre par les cryptanalystes polonais Marian Rejewski, Jerzy Różycki et Henryk Zygalski.

Ensuite, le mathématicien britannique Gordon Welchman apporte une amélioration déterminante au dispositif imaginé par Turing. Son système de connexions, appelé diagonal board, augmente fortement l’efficacité de la machine.

Enfin, l’ingénieur Harold « Doc » Keen et les équipes de la British Tabulating Machine Company assurent la conception matérielle et la construction des Bombes.

La Bombe ne traduit pas directement les messages allemands. En réalité, elle recherche des réglages possibles pour Enigma. Les équipes vérifient ensuite ces réglages avant de déchiffrer et d’analyser les communications.

Grâce à ce travail collectif, les Alliés obtiennent des renseignements militaires majeurs, notamment pendant la bataille de l’Atlantique. Toutefois, les historiens ne peuvent pas déterminer précisément de combien de temps ces opérations ont raccourci la guerre.

La différence entre la Bombe et Colossus

On confond souvent la Bombe et Colossus. Pourtant, ces deux machines ne remplissent pas la même fonction et n’analysent pas le même système de chiffrement.

D’un côté, la Bombe recherche les réglages possibles d’Enigma. De l’autre, Colossus analyse les communications chiffrées par la machine allemande Lorenz.

Alan Turing n’a donc pas conçu Colossus. Néanmoins, ses recherches cryptanalytiques appartiennent au même environnement scientifique et militaire.

L’ACE : un projet d’ordinateur à programme enregistré

Après la guerre, Turing rejoint le National Physical Laboratory en 1945. Dès l’année suivante, il présente les plans de l’Automatic Computing Engine, ou ACE.

Son projet décrit un ordinateur électronique qui conserve en mémoire ses données et ses instructions. De plus, Turing accorde une grande importance à la vitesse de traitement. Il organise donc les instructions afin de limiter les temps d’attente provoqués par la mémoire à lignes à retard.

Cependant, le National Physical Laboratory ne construit pas immédiatement la machine complète imaginée par Turing. Une équipe dirigée notamment par James Wilkinson réalise plutôt une version expérimentale appelée Pilot ACE.

Le Pilot ACE fonctionne pour la première fois en 1950, après le départ de Turing. Toutefois, cette machine reprend une partie importante de ses principes de conception.

Manchester et les premiers logiciels

En 1948, Alan Turing rejoint l’université de Manchester. À cette époque, Frederic Williams, Tom Kilburn et leurs collaborateurs développent le Manchester Baby puis le Manchester Mark I, parmi les premiers ordinateurs électroniques à programme enregistré.

Turing participe aux travaux consacrés au Manchester Mark I et à son successeur industriel, le Ferranti Mark 1. Il rédige notamment un manuel de programmation et utilise ces machines pour plusieurs recherches scientifiques.

Par ailleurs, Turing conçoit avec son collègue David Champernowne un programme d’échecs appelé Turochamp. Leur algorithme évalue les positions et choisit les coups selon plusieurs critères.

Faute d’une machine adaptée, les deux chercheurs ne peuvent pas exécuter complètement le programme sur un ordinateur. Cependant, Turing simule lui-même les calculs à la main afin de jouer une partie.

Intelligence artificielle et test de Turing

En 1950, Alan Turing publie dans la revue Mind l’article Computing Machinery and Intelligence. Dès les premières lignes, il pose une question devenue célèbre : « Les machines peuvent-elles penser ? »

Cependant, Turing juge les mots « machine » et « penser » trop difficiles à définir. Il remplace donc la question initiale par une expérience appelée jeu de l’imitation.

Dans cette expérience, un interrogateur échange par écrit avec un humain et une machine sans les voir. Il doit ensuite déterminer lequel des deux interlocuteurs est la machine. Si celle-ci parvient régulièrement à tromper l’interrogateur, elle présente, dans ce cadre précis, un comportement comparable à celui d’un humain.

Cette expérience prendra ensuite le nom de test de Turing. Toutefois, le test ne prouve pas qu’une machine possède une conscience. Il ne mesure pas non plus toutes les formes possibles d’intelligence.

En revanche, le test fournit un critère opérationnel pour étudier le comportement d’une machine. Ainsi, l’article de Turing devient l’un des textes fondateurs de la réflexion sur l’intelligence artificielle.

L’expression « intelligence artificielle » n’existe pas encore au moment de la publication. John McCarthy et d’autres chercheurs l’adopteront en 1956, lors de la conférence de Dartmouth.

La morphogenèse : expliquer les formes du vivant

Dans les dernières années de sa vie, Turing s’intéresse à la morphogenèse. Ce domaine étudie les mécanismes qui produisent les formes et les motifs observés chez les êtres vivants.

En 1952, il publie l’article The Chemical Basis of Morphogenesis. Il y propose un modèle fondé sur des substances chimiques qui réagissent entre elles tout en se diffusant dans l’espace.

Selon Turing, ces interactions peuvent faire apparaître spontanément des structures régulières. Ainsi, un système initialement uniforme peut produire des motifs complexes sans suivre un plan centralisé.

Ces modèles, aujourd’hui connus sous le nom de systèmes de réaction-diffusion, permettent notamment d’étudier la formation théorique :

• des rayures ;
• des taches ;
• des spirales ;
• de certaines organisations régulières dans les tissus biologiques.

Par ailleurs, Turing utilise le Ferranti Mark 1 pour réaliser certains calculs numériques liés à ses recherches. Ses travaux contribuent ainsi au développement de la biologie mathématique et inspirent ce que les scientifiques nomment aujourd’hui les motifs de Turing.

Condamnation et traitement hormonal

En 1952, la justice britannique poursuit Alan Turing pour gross indecency en raison d’une relation homosexuelle. À cette époque, la loi britannique criminalise encore les relations sexuelles entre hommes.

Pour éviter une peine de prison, Turing accepte une période de probation accompagnée d’un traitement hormonal. Pendant environ un an, il reçoit des œstrogènes qui provoquent d’importants effets physiques.

Cette condamnation illustre la persécution judiciaire subie par les personnes homosexuelles au Royaume-Uni durant cette période. De plus, elle entraîne la suppression de l’habilitation de sécurité de Turing et limite ses activités liées au renseignement.

La mort d’Alan Turing

Alan Turing meurt le 7 juin 1954, à l’âge de 41 ans. Une intoxication au cyanure provoque son décès.

Après l’enquête, le médecin légiste conclut à un suicide. Cependant, certains proches et historiens ont ensuite discuté la possibilité d’un accident.

À ce jour, aucun élément décisif n’a conduit à modifier la conclusion officielle. Il convient donc de présenter le suicide comme la conclusion de l’enquête, tout en mentionnant l’existence de ce débat.

Reconnaissance et réhabilitation

Les activités militaires de Turing restent secrètes pendant plusieurs décennies. Par conséquent, le grand public ignore longtemps l’importance exacte de son rôle à Bletchley Park.

En 2009, le Premier ministre britannique Gordon Brown présente des excuses officielles au nom du gouvernement pour le traitement infligé à Turing.

Ensuite, le 24 décembre 2013, la reine Élisabeth II lui accorde une grâce royale posthume. Cette décision reconnaît le caractère injuste et discriminatoire de sa condamnation.

Enfin, le Policing and Crime Act 2017 instaure notamment des grâces posthumes pour certaines condamnations concernant des actes homosexuels consensuels qui ne constituent plus une infraction. Cette disposition porte couramment le surnom de « loi Turing ».

Pourquoi Alan Turing est une figure majeure

• Calculabilité : il contribue à définir mathématiquement ce qu’un algorithme et une machine peuvent calculer.
• Machine universelle : il formule le principe théorique d’une machine capable d’en simuler d’autres.
• Cryptanalyse : ses méthodes participent au déchiffrement des communications navales allemandes.
• Ordinateurs électroniques : son projet ACE influence le développement des machines à programme enregistré.
• Intelligence artificielle : il propose un cadre scientifique pour étudier le comportement intelligent des machines.
• Biologie mathématique : ses modèles de réaction-diffusion contribuent à expliquer l’apparition de certains motifs naturels.

Repères chronologiques

• 1912 : naissance d’Alan Turing à Londres
• 1931 : entrée au King’s College de Cambridge
• 1936 : publication de On Computable Numbers
• 1938 : doctorat à l’université de Princeton
• 1939 : arrivée à Bletchley Park
• 1940 : mise en service de la première Bombe britannique
• 1945 : arrivée au National Physical Laboratory
• 1946 : présentation du projet ACE
• 1948 : arrivée à l’université de Manchester
• 1950 : publication de Computing Machinery and Intelligence et premier fonctionnement du Pilot ACE
• 1952 : publication de ses recherches sur la morphogenèse et condamnation pour homosexualité
• 1954 : décès d’Alan Turing
• 2009 : excuses officielles du gouvernement britannique
• 2013 : grâce royale posthume
• 2017 : adoption des dispositions surnommées « loi Turing »

À propos du film Imitation Game

Le film Imitation Game, sorti en 2014, constitue une introduction accessible à la vie d’Alan Turing et au travail de Bletchley Park.

Cependant, il s’agit d’une œuvre dramatique et non d’un documentaire. Le scénario simplifie, condense ou transforme plusieurs événements, relations et étapes du déchiffrement. Il ne faut donc pas l’utiliser comme une source historique.

Pour aller plus loin

• Découvrir le Ferranti Mark 1, l’un des ordinateurs utilisés par Alan Turing à Manchester.
• Comprendre le fonctionnement d’une machine de Turing et la notion de calculabilité.
• Découvrir l’histoire de la Bombe britannique et du déchiffrement d’Enigma.
• Comparer Enigma, la Bombe, Lorenz et Colossus.

Sources et références

• Alan Turing, On Computable Numbers, with an Application to the Entscheidungsproblem, 1936
• Bletchley Park — Enigma et les cryptanalystes britanniques
• Bletchley Park — La Bombe britannique
• National Physical Laboratory — Alan Turing et le projet ACE
• Alan Turing, Computing Machinery and Intelligence, 1950
• Alan Turing, The Chemical Basis of Morphogenesis, 1952
• Gouvernement britannique — Grâce royale accordée à Alan Turing
• Policing and Crime Act 2017 — grâces posthumes

Article rédigé et vérifié par Sébastien Inion — dernière mise à jour : 21 juillet 2026.