Qu'est-ce qu'une machine de Turing?
Une machine de Turing est une construction philosophique du fonctionnement d'un ordinateur, inventée en 1936 par Alan Turing, célèbre mathématicien et logicien anglais du XX e siècle. Les idées à la base de la machine de Turing sont à la base de tous les logiciels et matériels informatiques modernes qui existaient depuis 2011, bien que les concepts actuels créés par Turing n'aient jamais été utilisés pour construire un appareil réel à l'époque, et ont été inventés avant la création d'ordinateurs numériques. forme réelle. Les principes sur lesquels une machine de Turing fonctionne incluent un ensemble de commandes pour les données d'entrée et de sortie, la machine pour traiter les données sous une forme quelconque, et un ensemble de règles établies pour la manière dont ces données sont traitées par la machine.
Le génie derrière la découverte d'Alan Turing était que tout groupe cohérent de symboles représentant des informations significatives, tels que des symboles mathématiques ou des lettres comprenant une langue, pouvait être traité mécaniquement par une machine si un ensemble de règles approprié était appliqué à leur traitement. Cela se traduirait par la création de dispositifs mécaniques auxquels pourraient être posées des questions logiques pour des problèmes complexes et apportant rapidement des réponses impartiales. La machine de Turing était à cet égard un précurseur d'un algorithme informatique, qui est une liste compilée d'instructions informatiques sur lesquelles les unités centrales de traitement (CPU) des ordinateurs s'appuient pour fonctionner à partir de 2011.
La conception de la machine de Turing était simpliste selon les normes informatiques modernes du 21 ème siècle et sa fonction physique présentait des difficultés pour son implémentation, mais les idées sur lesquelles elle était construite avaient une base solide. La machine consistait en une bande ou un ruban avec des symboles imprimés, qui pouvait être lu par une tête lorsque la bande était passée dessus. Lors de la lecture des symboles, ils invoquaient certains états dans la machine, ce qui dirigerait le mouvement de la bande et affecterait les valeurs de sortie produites par la machine. L'analogue aux systèmes informatiques modernes de 2011 serait que la bande représente un code de logiciel ou des algorithmes, le lecteur est le CPU et la sortie serait des systèmes d'affichage et de transmission tels que des moniteurs, des haut-parleurs et des imprimantes, le trafic réseau, etc.
Les idées à la base de la machine de Turing étaient considérées comme une fonction fondamentale de toute série de calculs et pouvaient également être comparées au fonctionnement du cerveau humain. Turing lui-même et d'autres de son époque croyaient que la machine de Turing pouvait être adaptée pour exécuter pratiquement tout type de calcul imaginable et servir de machine universelle pour résoudre tous les problèmes humains. Le problème qui a rapidement surgi avec le concept, cependant, est connu sous le nom de tarpit de Turing et fait référence au fait que, bien que tout ensemble auto-cohérent de symboles puisse être traité par une machine de Turing, cette machine produira des réponses significatives à Les questions reposent entièrement sur des ensembles de règles de traitement de plus en plus complexes et multicouches.
La science informatique a rapidement rencontré des problèmes avec la façon dont les systèmes logiciels et matériels basés sur les principes de la machine de Turing pouvaient s’embourber dans des calculs sans signification connus sous le nom de boucles de programme. Les limitations logiques ont conduit à des adaptations des principes de la machine de Turing, tels que ceux des machines de Turing quantiques et probabilistes. Une machine probabiliste de Turing utilise l’idée que plusieurs bandes sont exécutées simultanément dans la machine pour produire différents résultats en parallèle, qui sont ensuite pondérés les uns par rapport aux autres en fonction de la probabilité de la précision du résultat. Ces machines aboutiraient à des conclusions similaires à celles du logiciel de logique floue dans les systèmes de contrôle avancés à partir de 2011.
Un ordinateur quantique basé sur le principe de la machine de Turing aurait une bande de longueur infinie avec des cellules de symboles dans un état indéterminé perpétuel jusqu'à la lecture. Cela fournirait une forme de traitement parallèle qui serait bien supérieure aux procédures de traitement de données utilisées dans les ordinateurs à partir de 2011. Les machines Quantum Turing offrent la possibilité de stocker plusieurs valeurs dans des cellules individuelles de la mémoire jusqu'à ce qu'elles soient utilisées, ce que les ordinateurs classiques basés sur la logique ne peuvent pas utiliser. faire.