Co to jest maszyna Turinga?

Maszyna Turinga jest filozoficzną konstrukcją, w jaki sposób może funkcjonować komputer, wynaleziony w 1936 r. Przez Alan Turinga, słynnego angielskiego matematyka i logika z XIX wieku X . Pomysły stojące za maszyną Turinga stanowią podstawę wszystkich nowoczesnych oprogramowania komputerowego i systemów sprzętowych, które istnieją od 2011 r., Chociaż rzeczywiste pojęcia tworzone nigdy nie były używane do budowy rzeczywistego urządzenia w tym czasie i zostały wynalezione, zanim komputery cyfrowe istniały w jakiejkolwiek prawdziwej formie. Zasady, na których funkcje maszyny Turinga obejmują zestaw kontroli danych wejściowych i wyjściowych, maszynę do przetwarzania danych w jakiejś formie oraz zestaw ustalonych reguł tego, w jaki sposób dane te są przetwarzane przez maszynę.

Geniusz za odkryciem Alan Turinga było to, że każda konsekwentna grupa symboli reprezentujących znaczące informacje, takie jak symbole matematyczne lub litery, które można przetwarzać, można było przekazać mechanicznie za pomocą serii prawidłowej zbioru serii. ProceSsing. Spowodowałoby to stworzenie urządzeń mechanicznych, które można było zadawać logiczne pytania dotyczące złożonych problemów i szybko opracować obiektywne odpowiedzi. Maszyna Turinga była prekursorem w tym względzie algorytmu komputerowego, który jest skompilowaną listą instrukcji komputerowych, na których jednostki przetwarzania centralnego (CPU) w komputerach opierają się na funkcjonowaniu od 2011 r.

Projekt maszyny Turinga był uproszczony według współczesnych standardów obliczeniowych X wieku 21 wieku, a jej fizyczna funkcja miała niepraktyczne wdrożenie, ale pomysły, na których został zbudowany, miały solidny fundament. Maszyna składała się z taśmy lub wstążki z nadrukowanymi symbolami, które można odczytać przez głowę, gdy taśma została przepuszczona. Gdy symbole zostały odczytane, wywoływaliby niektóre stany w maszynie, co kierowałoby ruchem taśmy i wpłynęłyby na wartości wyjściowewyprodukowane przez maszynę. Analogiem do nowoczesnych systemów komputerowych z 2011 r. Byłoby tak, że taśma reprezentuje kod oprogramowania komputerowego lub algorytmy, czytnik to procesor, a wyjściem byłyby systemy wyświetlania i transmisji, takie jak monitory, głośniki i drukarki, ruch sieciowy i więcej.

Pomysły stojące za maszyną Turinga były postrzegane jako podstawowa funkcja wykonywania dowolnej serii obliczeń i można je było również porównać z działaniem ludzkiego mózgu. Turinga siebie i innych jego czasów wierzył, że maszyna Turinga może zostać dostosowana do wykonywania praktycznie każdego rodzaju możliwych obliczeń i działają jako uniwersalna maszyna do rozwiązywania wszystkich ludzkich problemów. Problem, który wkrótce pojawił się wraz z tą koncepcją, jest jednak znany jako Turing Tarpit i odnosi się do faktu, że chociaż każdy samozwańczy zestaw symboli może być przetwarzany przez maszynę Turinga, pozyskiwanie takiej maszyny do tworzenia znaczących odpowiedzi na pytania opiera się całkowicie na coraz bardziej złożonych i wielowarstwowych zestawachreguł przetwarzania.

Informatyka wkrótce napotkała problemy z tym, w jaki sposób systemy oprogramowania i sprzętu oparte na zasadach maszyn Turinga mogą ulec zaginięciu w bezsensownych obliczeniach zwanych pętlami programowymi. Ograniczenia logiczne doprowadziły do ​​adaptacji zasad maszyn Turinga, takich jak kwantowe i probabilistyczne maszyny Turinga. Probabilistyczna maszyna Turinga wykorzystuje ideę wielu taśm uruchamianych jednocześnie w maszynie, aby uzyskać różne wyniki równolegle, które są następnie ważone ze sobą w zależności od prawdopodobieństwa, które wynik jest najprawdopodobniej dokładne. Takie maszyny wyciągnęłyby wnioski w sposób podobny do tego, jak oprogramowanie logiczne rozmyte działają w zaawansowanych systemach sterowania od 2011 r.

Komputer kwantowy oparty na zasadzie maszyny Turinga miałby taśmę o nieskończonej długości z komórkami symboli w ciągłym nieokreślonym stanie, aż do odczytania. Zapewniłoby to formę równoległego przetwarzania, która byłaby znacznie lepsza niżProcedury przetwarzania danych stosowane w komputerach od 2011 r. Maszyny kwantowe oferują opcję przechowywania wielu wartości w poszczególnych komórkach pamięci do momentu dostępu, czego standardowe komputery oparte na logice nie mogą zrobić.