什么是圖靈機器(Turing Machine)？

圖靈機器是一種關于計算機如何運作的哲學構想，由20世紀英國著名數學家和邏輯學家艾倫·圖靈于1936年發明。圖靈機器背后的思想是截至2011年存在的所有現代計算機軟硬件系統的基礎，盡管圖靈創造了實際的概念它在當時從未...

圖靈機器是一種關于計算機如何運作的哲學構想，由20世紀英國著名數學家和邏輯學家艾倫·圖靈于1936年發明。圖靈機器背后的思想是截至2011年存在的所有現代計算機軟硬件系統的基礎，盡管圖靈創造了實際的概念它在當時從未被用于制造實際的設備，并且是在數字計算機以任何形式存在之前發明的。圖靈機的工作原理包括一組用于輸入和輸出數據的控制裝置，用于以某種形式處理數據的機器，以及一套關于機器如何處理這些數據的既定規則。艾倫·圖靈在1936年發明了圖靈機器。阿蘭·圖靈的發現背后的天才在于，代表有意義信息的任何一致的符號組，如構成語言的數學符號或字母，如果給機器一套適當的處理規則，它可以被機器機械地加工。這將導致機械裝置的產生，這些裝置可以被問到復雜問題的邏輯問題，并迅速得出無偏的答案。圖靈機器是計算機算法的先驅，圖靈機是計算機中央處理單元（CPU）截至2011年的運行所依賴的計算機指令的匯編列表。圖靈機的設計在21世紀的現代計算標準下過于簡單化，其物理功能在實現方面并不實用，但是它所建立的思想有一個堅實的基礎。這臺機器由一個帶著印記符號的帶子或帶子組成，當磁帶通過它時，它可以被一個腦袋讀出。當符號被讀取時，它們將調用機器中的某些狀態，這些狀態將引導磁帶的運動并影響機器產生的輸出值。2011年現代計算機系統的模擬結果是磁帶代表計算機軟件代碼或算法，讀卡器是CPU，輸出將顯示和傳輸系統，如監視器、揚聲器和打印機、網絡流量，此外，圖靈機器背后的思想被視為執行任何一系列計算的基本功能，也可以與人腦的工作方式相比較。圖靈本人和他那個時代的其他人相信圖靈機器可以適應于執行幾乎任何類型的可想象的計算，并充當解決所有人類問題的通用機器。然而，這個概念很快出現的問題被稱為圖靈塔皮圖（Turing-tarpit），它指的是，盡管任何自洽的符號集都可以被圖靈機器處理，讓這樣一臺機器產生有意義的問題答案完全依賴于日益復雜和多層的處理規則集。計算機科學很快就遇到了這樣的問題：基于圖靈機原理的軟硬件系統如何會陷入被稱為程序循環的無意義計算中邏輯上的局限性導致了對圖靈機原理的適應，如量子圖靈機和概率圖靈機。概率圖靈機利用多個磁帶同時在機器中運行的思想，并行地產生不同的結果，然后根據概率相互加權這些機器得出的結論與2011年先進控制系統中模糊邏輯軟件的運行方式相似基于圖靈機原理的量子計算機將有一個無限長的磁帶，其中的符號單元在讀取之前一直處于不確定的狀態。這將提供一種并行處理形式，它將大大優于2011年計算機中使用的數據處理程序。量子圖靈機提供將多個值存儲在單個內存單元中直到被訪問的選項，這是基于邏輯的計算機無法做到的

發表于 2020-08-06 17:15
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分類：電腦網絡

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