O que é uma máquina de Turing?

Uma máquina de Turing é uma construção filosófica de como um computador pode funcionar, inventada em 1936 por Alan Turing, famoso matemático e lógico inglês do século XX. As idéias por trás da máquina de Turing são a base de todos os sistemas modernos de software e hardware de computador que existem a partir de 2011, embora os conceitos reais criados por Turing nunca tenham sido usados ​​para criar um dispositivo real na época e tenham sido inventados antes que os computadores digitais existissem. forma real. Os princípios nos quais uma máquina de Turing funciona incluem um conjunto de controles para dados de entrada e saída, a máquina para processar os dados de alguma forma e um conjunto de regras estabelecidas sobre como esses dados são processados ​​pela máquina.

O gênio por trás da descoberta de Alan Turing foi que qualquer grupo consistente de símbolos representando informações significativas, como símbolos matemáticos ou letras que compreendem uma linguagem, poderia ser processado mecanicamente por uma máquina se fosse fornecido um conjunto adequado de regras para seu processamento. Isso resultaria na criação de dispositivos mecânicos aos quais poderiam ser feitas perguntas lógicas para problemas complexos e surgir rapidamente respostas imparciais. A máquina de Turing foi um precursor nesse sentido de um algoritmo de computador, que é uma lista compilada de instruções de computador nas quais as unidades de processamento central (CPUs) nos computadores dependem para funcionar a partir de 2011.

O design da máquina de Turing era simplista pelos padrões modernos de computação ^do século 21, e sua função física apresentava impraticabilidades quanto à sua implementação, mas as idéias sobre as quais ela foi construída tinham uma base sólida. A máquina consistia em uma fita ou fita com símbolos impressos, que podiam ser lidos por uma cabeça quando a fita passava sobre ela. Quando os símbolos eram lidos, eles invocavam certos estados na máquina, que direcionavam o movimento da fita e afetavam os valores de saída produzidos pela máquina. O análogo aos modernos sistemas de computadores de 2011 seria que a fita representa código ou algoritmos de software de computador, o leitor é a CPU e a saída seria sistemas de exibição e transmissão, como monitores, alto-falantes e impressoras, tráfego de rede e muito mais.

As idéias por trás da máquina de Turing eram vistas como uma função fundamental da execução de qualquer série de cálculos e também podiam ser comparadas à forma como o cérebro humano funciona. O próprio Turing e outros de sua época acreditavam que a máquina de Turing poderia ser adaptada para executar praticamente qualquer tipo de computação imaginável e atuar como uma máquina universal para resolver todos os problemas humanos. A questão que logo surgiu com o conceito, no entanto, é conhecida como tarpit de Turing, e refere-se ao fato de que, embora qualquer conjunto de símbolos autoconsistentes possa ser processado por uma máquina de Turing, fazendo com que essa máquina produza respostas significativas para perguntas depende inteiramente de conjuntos de regras de processamento cada vez mais complexos e com várias camadas.

A ciência da computação logo encontrou problemas com a forma como os sistemas de software e hardware baseados nos princípios das máquinas de Turing poderiam se prender em cálculos sem sentido conhecidos como ciclos de programas. As limitações lógicas levaram a adaptações nos princípios das máquinas de Turing, como as máquinas quânticas e probabilísticas de Turing. Uma máquina de Turing probabilística utiliza a idéia de várias fitas sendo executadas na máquina simultaneamente para produzir resultados diferentes em paralelo, que são ponderados entre si com base na probabilidade de qual resultado é provavelmente mais preciso. Essas máquinas chegariam a conclusões de maneira semelhante à maneira como o software de lógica difusa opera em sistemas de controle avançados a partir de 2011.

Um computador quântico baseado no princípio da máquina de Turing teria uma fita de comprimento infinito com células de símbolos em um estado perpétuo e indeterminado até a leitura. Isso forneceria uma forma de processamento paralelo que seria muito superior aos procedimentos de processamento de dados usados ​​em computadores a partir de 2011. As máquinas Quantum Turing oferecem a opção de armazenar vários valores em células individuais de memória até serem acessadas, o que computadores padrão baseados em lógica não podem Faz.