Stiinta si Tehnologie

Genii științifice uitate, Rosalind Franklin și Alan Turing

---

De ce unele figuri rămân nerecunoscute în epoca lor

Unele figuri proeminente își văd adevăratul impact în știință recunoscut abia mult mai târziu: oameni de știință vizionari ale căror contribuții adesea nu sunt pe deplin apreciate decât la mult timp după dispariția lor.

Figurile uitate ale științei

Mulți oameni de știință aproape anonimi sunt la originea unor descoperiri pe care alții le-au revendicat ca fiind ale lor. Oameni de știință extrem de talentați, care din diverse motive, au rămas pe nedrept în anonimat, aduși în lumina reflectoarelor de istoria științei. Problema este și mai acută în cazul femeilor, care au fost adesea marginalizate, așa cum a afirmat Isabelle Collet la conferința Femeile și Știința din 2019: „Calitățile esențiale pentru cunoaștere și putere au fost mult timp rezervate bărbaților”.

„Figurile uitate” au fost clasificate în diverse categorii principale, ca de exemplu: oameni de știință înaintea timpului lor, precum Filippo Pacini care a descoperit bacteria holerei cu 30 de ani înainte de recunoașterea sa; oameni de știință prea nebuni pentru a fi crezuți; și cei prea nebuni pentru a fi crezuți; oameni de știință care au fost umbriți de un coleg, precum matematicianul Niccolò Tartaglia.

Și, în fine, femei de știință care, pentru că erau femei, au fost uitate. Lise Meitner, marea doamnă a fisiunii, care a fost nominalizată de 48 de ori la Premiul Nobel, dar nu l-a primit niciodată.

Lui Rosalind Franklin i-a fost furată una dintre cele mai mari descoperiri din istorie: structura cu dublă spirală a ADN-ului!

Vera Rubin, astrofizician, a descoperit materia întunecată, considerată imposibilă la acea vreme, dar acceptată 15 ani mai târziu.

Henrietta Lacks, prin dezvoltarea primei linii de celule care putea fi cultivată în laborator, a salvat milioane de vieți.

Marthe Gautier a identificat cromozomul suplimentar asociat cu sindromul Down.

O fiziciană, Emmy Noether, este rareori menționată, chiar dacă a stabilit o teoremă, o piatră de temelie a gândirii matematice și centrală pentru fizică.

Ida Noddack a fost prima care a conceput fisiunea nucleară.

Esther Lederberg a inventat fotocopierea bacteriană. În microbiologie, „fotocopierea bacteriană” se referă la tehnica de replicare pe placă (replica plating). Această metodă, dezvoltată în 1952 de Joshua și Esther Lederberg, permite transferul coloniilor de bacterii de pe o placă Petri inițială (placa-mamă) pe mai multe plăci secundare, păstrând exact aceeași așezare spațială a acestora.

Și multe alte femei de știință au efectuat cercetări aprofundate, precum Katherine Johnson, care a calculat traiectoriile principalelor misiuni spațiale americane.

Astfel, unele figuri istorice excepționale sunt adesea trecute cu vederea. Poveștile lor demonstrează faptul că faima, poate fi capricioasă uneori.

Fotografierea ADN-ului de către Rosalind Franklin a fost esențială, dar alții au primit Premiul Nobel.

Rosalind Franklin a contribuit la descoperirea structurii ADN-ului

Geniul ei a fost sacrificat în numele gloriei superioare a bărbaților

În domeniul științei, lui Rosalind Elsie Franklin i-au fost furate două premii Nobel. Primul premiu, pentru cercetarea ei asupra structurii ADN-ului, i-a fost acordat lui Francis Crick și James Dewey Watson în 1962. Aceștia, având acces la cercetările sale și fără știrea ei, nici măcar nu s-au obosit să recunoască munca Rosalindei. Al doilea premiu, pentru cercetarea sa asupra structurii virusurilor. Aceasta a fost o cercetare realizată în mare parte de Rosalind și preluată ulterior de Aaron Klug primind premiul în locul ei. Rosalind avea doar 37 de ani când a cedat în fața unei boli incurabile, cel mai probabil cauzate de supraexpunerea la radiații.

Rosalind Franklin (1920–1958) a fost o biochimistă și cristalografă britanică ale cărei cercetări au fost esențiale în înțelegerea structurii moleculei de ADN. Aceasta  a adus contribuții importante la înțelegerea structurilor fine, moleculare, ale nucleotidelor din nucleul celular, precum ADN și ARN, de la virusuri până la om.

Prin Fotografia 51, a obținut o imagine prin difracție cu raze X de o claritate excepțională a formei B a ADN-ului. Această imagine a demonstrat că ADN-ul are o structură elicoidală.

Fotografia 51 care prezintă modelul de difracție cu raze X al ADN-ului

Datele experimentale ale lui Franklin au fost folosite (fără permisiunea ei) de James Watson și Francis Crick pentru a construi modelul tridimensional al ADN-ului obținând Premiul Nobel.

Controversa premiului Nobel din 1962 privind descoperirea structurii ADN-ului este una dintre cele mai mari și discutate dispute din istoria științei moderne. Deși datele ei au fost esențiale, Rosalind Franklin a fost complet exclusă de la această distincție.

Motivele și dedesubturile acestei controverse implică decizii etice, sexismul epocii și regulamente stricte.

Partajarea datelor fără permisiune

În anul 1953, Maurice Wilkins, colegul de laborator al lui Rosalind Franklin de la King’s College London, i-a arătat lui James Watson celebra Fotografie 51 fără permisiunea sau știrea acesteia. În plus, un raport medical confidențial care conținea calculele matematice precise ale lui Franklin a ajuns, pe căi ocolite, pe masa lui Francis Crick. Aceste date unice le-au oferit celor doi confirmarea geometrică de care aveau nevoie pentru a-și finaliza modelul tridimensional de dublu helix.

Marginalizarea și lipsa recunoașterii

Când Watson și Crick și-au publicat modelul istoric în revista Nature în 1953, munca lui Franklin a fost inclusă doar ca un articol secundar, de sprijin. Ei nu au recunoscut deschis faptul că întreaga lor teorie se baza pe descoperirile ei grafice și matematice. Franklin a părăsit cercetarea ADN-ului fără să afle vreodată cu exactitate cât de mult se folosiseră cei doi de munca sa.

Regula decesului și limitările Nobel

Premiul Nobel pentru Fiziologie sau Medicină a fost acordat în 1962 lui Watson, Crick și Wilkins. Franklin a murit de cancer ovarian în 1958, la doar 37 de ani.

Regula post-mortem: Comitetul Nobel avea ca politică nescrisă (devenită regulă oficială în 1974) să nu acorde premii post-mortem.

Limita de persoane: regulamentul fundației Nobel interzice împărțirea unui singur premiu la mai mult de trei persoane. Erau deja trei persoane: Watson, Crick și Wilkins. Chiar dacă Franklin ar fi fost în viață, Comitetul ar fi trebuit să facă o alegere dificilă între cei patru cercetători cheie.

Sexismul instituționalizat

Mediul academic din anii 1950 era profund dominat de bărbați. În memoriile sale ulterioare, James Watson a descris-o pe Franklin într-un mod condescendent, subminându-i personalitatea și abilitățile științifice. Această atitudine a contribuit masiv la percepția publică a unei mari nedreptăți istorice de gen.

Alan Turing, părintele informaticii și inteligenței artificiale teoretice

 

Alan Turing, creatorul mașinii care a permis descifrarea codului mașinii germane Enigma și care a pus bazele computerelor moderne și inteligenței artificiale

Personalitate deosebit de influentă în dezvoltarea informaticii, a adus o formalizare a conceptelor de „algoritm” și „computație^⁠” cu mașina Turing, care poate fi considerată un model de calculator generic. A pus la punct mai multe tehnici de spargere a cifrurilor germane, între care îmbunătățiri aduse metodei poloneze interbelice Bombe, o mașină electromecanică ce putea găsi setări ale mașinii Enigma. Rolul-cheie jucat de Turing în decodificarea mesajelor interceptate le-a permis Aliaților să-i învingă pe naziști în mai multe lupte importante, precum Bătălia Atlanticului. Se estimează că activitatea echipei de la Bletchley Park a scurtat războiul în Europa cu doi până la patru ani.

Domeniul inteligenței artificiale și al informaticii nu ar fi existat niciodată fără munca lui Alan Turing. În 1936, el a demonstrat că nu există o metodă algoritmică universală pentru determinarea adevărului în matematică. Matematica conține întotdeauna propoziții indecidabile (în logică, despre o relație, care nu este nici adevărată, nici falsă). Dar faimoasa sa mașină, strămoșul primelor computere, a fost cea care a deschis calea pentru calculul și calculabilitatea pe care le cunoaștem astăzi.

Alan Turing (1912-1954), o figură istorică inspiratoare, a pus bazele informaticii moderne și a jucat un rol crucial în cel de-al Doilea Război Mondial prin descifrarea mesajelor transmise cu mașina germană Enigma.

Enigma era o mașină electromecanică portabilă, folosită de forțele armate germane pentru a cripta și decripta mesaje secrete înainte și în timpul celui de-al Doilea Război Mondial. Deși arăta ca o mașină de scris complexă, ea transforma textul obișnuit într-un cod aparent imposibil de descifrat prin modificarea constantă a circuitelor electrice interne.

Alan Turing, matematician și criptanalist britanic, este considerat părintele informaticii, conceptul său de „mașină universală” dând naștere revoluției digitale. A fost un erou discret deoarece la Bletchley Park, munca sa secretă a contribuit la scurtarea războiului cu câțiva ani. Metoda sa revoluționară de evaluare a inteligenței artificiale rămâne relevantă și astăzi.

Conacul Bletchley Park, denumit și Station X, se află în localitatea Bletchley, din Buckinghamshire, pe teritoriul orașului Milton Keynes, Anglia. În timpul celui de-al Doilea Război Mondial, Bletchley Park a fost sediul principalei organizații de criptanaliză a Regatului Unit

A jucat un rol esențial în decriptarea mașinii germane Enigma la Bletchley Park în timpul celui de-al Doilea Război Mondial. Bletchley Park, denumit și Station X, este un conac aflat în localitatea Bletchley, din Buckinghamshire, aflat pe teritoriul orașului Milton Keynes, Anglia. În timpul celui de-al Doilea Război Mondial, Bletchley Park a fost sediul principalei organizații de criptanaliză a Regatului Unit.

Mașina de scris germană, Enigma

Prin proiectarea mașinii Bombe și dezvoltarea unor algoritmi avansați, Turing a spart codurile naziste, contribuind la scurtarea războiului cu cel puțin doi ani și salvarea a milioane de vieți. Contribuția sa a fost masivă la efortul de război și la punerea bazelor informaticii.

O reconstituire a mașinii Bombe în muzeul Bletchley Park

Deși mașina Bombe se baza pe o invenție inițială a criptologilor polonezi, Turing a proiectat acest dispozitiv electromecanic masiv. Acesta testa rapid combinațiile mașinii Enigma, eliminând setările invalide și reducând timpul de spargere a codurilor la câteva minute.

În ciuda complexității Enigmei navale germane (folosită de submarinele U-boat), echipa de criptanaliză navală condusă de Turing (în Hut 8) a reușit să găsească vulnerabilități în tiparele de comunicare și să descifreze mesajele vitale pentru Bătălia Atlanticului.

Ca impact global, se estimează că activitatea de decriptare a scurtat războiul din Europa cu doi până la patru ani. Munca sa de pionierat a pus și bazele calculatoarelor moderne și inteligenței artificiale.

Componentele principale și funcționarea mașinii Bombe

Tastatura: operatorul introducea textul literă cu literă.

Panoul cu becuri: la apăsarea unei taste, se aprindea o literă diferită pe acest panou, reprezentând textul cifrat.

Rotoarele (discurile): inima mașinii. Fiecare rotor conținea conexiuni electrice interne care schimbau litera introdusă. Cel mai important aspect: rotoarele se învârteau după fiecare apăsare de tastă, schimbând circuitul electric, astfel încât dacă apăsai tasta „A” de două ori la rând, obțineai două litere criptate complet diferit.

Detaliu al tamburelor rotative ale unei mașini Bombe reconstruite, o mașină de spart coduri, dezvoltată inițial de Alan Turing și alții, utilizată în timpul celui de-al Doilea Război Mondial, Muzeul Național de Informatică, Bletchley Park, Milton Keynes, Buckinghamshire, Anglia.

Panoul cu fise (Steckerbrett): situat în partea frontală, acesta permitea interconectarea manuală a perechilor de litere prin cabluri, adăugând un strat uriaș de complexitate.

De ce mașina germană Enigma era considerată inexpugnabilă, de nepătruns

Numărul uriaș de combinații: datorită setărilor zilnice ale rotoarelor, poziției lor de pornire și cablurilor conectate, o mașină Enigma standard avea peste 158 de cvintilioane (158 urmat de 18 zerouri) de configurații posibile.

Schimbarea zilnică a cheilor: armata germană schimba manual setările de bază ale mașinii în fiecare zi, la miezul nopții. Dacă criptanaliștii aliați nu descopereau setările din ziua respectivă în timp util, la miezul nopții munca lor devenea inutilă și trebuiau să o ia de la capăt.

Eroarea fatală de proiectare a mașinii Enigma

Această eroare fatală a fost o regulă matematică strictă: o literă nu se putea cripta niciodată ca ea însăși. Datorită modului în care era construit circuitul electric intern, dacă apăsai tasta „A”, curentul trecea prin rotoare, se lovea de un reflector (un disc special din capăt) și se întorcea pe un alt traseu. Acest traseu de întoarcere excludea complet tasta de pornire.

Această aparentă banalitate a fost „călcâiul lui Ahile” pentru Enigma din următoarele motive:

Eliminarea rapidă a variantelor: criptanaliștii de la Bletchley Park puteau lua un text ghicit (numit crib, de exemplu „WETTER” – vremea) și îl puteau suprapune peste mesajul cifrat. Dacă în vreun punct o literă din textul ghicit coincidea cu litera din textul cifrat (de exemplu, un „E” peste un „E”), ei știau instant că acea poziție este imposibilă și treceau mai departe.

Baza pentru mașina Bombe: Alan Turing a folosit tocmai această regulă ca principiu fundamental pentru mașina sa electromecanică. Bombe nu căuta setarea corectă prin încercări logice pozitive, ci folosea contradicțiile electrice pentru a elimina milioane de setări greșite în doar câteva minute. Dacă o setare genera situația în care o literă se cripta ca ea însăși, mașina Bombe respingea acea configurație instantaneu.

Pe lângă această greșeală de proiectare, germanii au făcut și erori umane majore de operare:

Mesaje predictibile: transmiteau zilnic rapoarte meteo la aceeași oră, care începeau mereu cu aceleași cuvinte sau se terminau cu formula „Heil Hitler”. Acestea ofereau britanicilor textul ghicit (crib-ul) necesar pentru a porni verificările.

Neglijență: operatorii alegeau adesea poziții de pornire neglijente pentru rotoare, cum ar fi trei litere consecutive de pe tastatură (de exemplu, „QWE” sau „XYZ”) sau inițialele iubitelor lor, lucru care reducea drastic numărul de încercări necesare pentru spargerea codului.

Totuși, Alan Turing, acest om genial, a avut un destin tragic: condamnat pentru faptul că era invertit, a murit înainte de a primi recunoașterea pe care o merita. Abia în 2013, regina Elisabeta a II-a i-a acordat o grațiere postumă.

Bancnota de 50 de lire cu imaginea lui Alan Turing

Bancnota din polimer conţine şi un citat din Alan Turing despre apariţia inteligenţei artificiale:

”Este doar un preambul a ceea ce va veni şi doar umbra a ceea ce va fi”.

Bancnota de 50 de lire sterline este cupiul cu cea mai mare valoare emis de Banca Angliei. A intrat în circulaţie pe 23 iunie, ziua de naştere a lui Turing.

© CCC