A mai számítástudomány és a kapcsolódó technológiák elméleti alapjait, még az 1930-as és 1940-es években elsősorban négy tudós – Neumann János, Claude Shannon, Norbert Wiener és Alan Turing – rakta le. A második világháború alatti német katonai kódokat feltörő legendás Bletchley Park csoport egyik tagja, Turing a mesterségesintelligencia-kutatás, a Turing-gép, Turing-teszt és a morfogenetika tudományának megalapozása miatt vált a 20. század egyik legjelentősebb tudósává.

1936-ban az akkor logikával és valószínűség-számítással foglalkozó Turing feltett egy nagyon fontos kérdést: létezik-e – akár csak elméletileg – olyan módszer, algoritmus, amellyel az összes matematikai kérdés megoldható? Az ember által végrehajtott, logikai alapokon nyugvó módszertani folyamatokat, illetve egy elméleti számítógép működését elemezve, jutott arra a következtetésre, hogy ez az algoritmus nem létezik. Alonzo Church, amerikai logikus szintén 1936-ban dolgozta ki – Turing álláspontjával egyező – tézisét: – nincs csalhatatlan módszer arra, hogy megkülönböztessük a számelmélet tételeit azoktól az állításoktól, amelyek nem tételek.– Innen ered a Church-Turing tézis elnevezés.

A "kiszámítható számokról" írt tanulmány szerzője a matematikai problémán túllépve, azt általánosítva, logikus és fizikai folyamatok, gondolkodás és cselekvés szintézisére törekedett. E célt szolgálta az Egyetemes Turing-gép teóriája. Automatát, egyszerű számítógépmodellt képzelt el, amely három részből – belső állapotból: memóriából és utasításkészletből, érzékelő fejből, valamint négyzetekre osztott, elméletileg végtelen bemenő (input) szalagból – állna. Az input-jelek rendeltetését szabályok határozzák meg, majd a gép újabb jeleket (számokba kódolt, standardizált utasításokat) ír a szalagra. Ha a szalag elég hosszú, bármi kiszámolható. De hogyan rendszerezhetők, milyen szabályok alapján működnek a valóság matematikailag nehezen vagy egyáltalán nem modellálható szegmensei (emberi intuíció stb.)? E kérdésekre egy 1938-as esszében próbált választ adni, a későbbiekben viszont soha többé.

Az 1940-es években az elméleti számítógép gyakorlati megvalósításán munkálkodott. Már nem foglalkoztatta, hogy mire képtelen a Turing-gép, hanem a benne rejlő lehetőségeket tanulmányozta. "Mintha agyat építenénk" – nyilatkozta. Elképzelhetőnek tartotta, hogy az ezredfordulóig megalkotjuk az MI-t, amely átmenne a gépi intelligenciát vizsgáló Turing-teszten (1950). A mai MI-kutatás egyik fontos eleméről, a tanulásról szintén írt: a korabeli neurológia, fiziológia eredményeire támaszkodva neurális hálózatokat előlegező elméletet vázolt fel: ha egy mechanikus rendszer kellően komplex, akár a tanulás képességével is bírhat.