Turing gép: mi ez és hogyan működik

Nem képzelhetjük el azt a történelmi pillanatot, amelyben élünk, anélkül, hogy odafigyelnénk a számítás fontosságára. Alig néhány év alatt a meghatározott területeken történő felhasználásból mindenütt jelenlévő entitássá vált, és nem csak a számítógépek, hanem mobiltelefonok és szinte minden általánosan használt technológia (például ún "viselhető").

Valójában a cikk elolvasásához használt számítógép vagy mobil olyan technológiával rendelkezik, amelyet gyárt néhány évtizedig hatalmas helyre lett volna szüksége a működéséhez (vagy teljesen lett volna) életképtelen). És ez az, hogy ma a számítógép-alkatrészek rendkívüli miniatürizálása felé tartunk, amely kiterjeszti használatukat és megkönnyíti az élet minden területére való kiterjesztését.

Megállíthatatlan az a haladás, amelyig a technológia alávet minket, olyannyira, hogy nélküle már nem tudnánk optimálisan élni. Fajunk a számítástól függ, mert a mai társadalom olyan összetett, hogy működik A meztelen kognitív tényezők már nem teszik lehetővé a sikeres kezelését, külső segítségre van szükségük a kompenzáláshoz hiányosságok.

Ebben a szövegben meglátjuk mi a Turing-gép fogalma, amelyet a 30. század közepén hoztak létre. A számítástechnikához való hozzájárulása nyilvánvaló, nyilvánvaló, tekintve azt a modellt, amelyre a jelenlegi számítógépek logikája és architektúrája épül. Ez az: egy olyan technológia anyja, amely nemcsak a világot, hanem az emberiség horizontját is megváltoztatta.

• Kapcsolódó cikk: "John Dewey funkcionalista elmélete"

Mi az a Turing-gép?

A Turing gép egy 1936-ban létrehozott eszköz, amely képviseli gyakorlatilag végtelen információ tárolására / feldolgozására alkalmas idealizált számítási modell. A rendszer egy matematikai absztrakció, amely rendkívül egyszerű módon épül fel, de megkönnyíti a a kiszámíthatóság és / vagy a komplexitás elméleteivel kapcsolatos kérdések széles skálájának empirista ellenőrzése. Gondolatai nagy mérföldkőnek számítottak a számítástechnika történetében, egészen addig a pontig, amíg nem tekintik őket a mai számítógépek (és a kapcsolódó technológiák, például táblagépek vagy telefonok) eredete Mobil).

Ennek építésze Alan M. volt. Turing, angol logikus és matematikus hogy egész életében kipróbálta egy elméleti modell elképzelését, amellyel válaszolni tudományága ismeretlennek, automatikusan és mindenki számára elérhető módon.

Ez a brit géniusz, amelynek történelmi jelentőségét nem lehet megkérdőjelezni, szintén hozzájárult (több lengyel tudóssal együtt) a kódok kibontásához kriptográfiák, amelyeket a náci katonaság titokban kommunikált egymással a szomorú második világháború idején (az úgynevezett rejtélygép). Ehhez kidolgozott egy elektromágneses leválasztó eszközt (bombe), amelynek használata lerövidítette a konfliktus időtartamát és megtakarította számtalan emberi életet, lehetővé téve a rezsim terveinek kibontakozását a ellenségeskedések.

A Turing-gép az a modern "tárolt program számítógépek" történelmi előfutára, amelyek lehetővé teszik az adatok és az algoritmusok mentését is, amelyekre épülnek. Előnye, és az egyik tényező, amely elbűvöli a számítógépes teoretikusokat, egyszerűsége és hatalmas technikai konfigurációs lehetőségei; és ez lehetővé teszi a kísérletezést annak fizikai elrendezésén keresztül, és a "kérdés" felvetésével hogy használatát beprogramozzák (algoritmusok segítségével, amelyek a nyelv által inspirált kódok "szekvenciájává" alakulnak át logikus). Ez a sokoldalú kapacitás annak az adatnak a jellegéből adódik, amellyel működtet, óriási szintű absztrakció mellett.

Ily módon a Turing-gép Programozható olyan speciális utasítások végrehajtására, amelyek többé-kevésbé összetett kérdésekre adnak választ.. Mindez azt jelenti, hogy az adott nyelvet ismerni kell annak érdekében, hogy az algoritmust hozzá lehessen igazítani a működéséhez, tudatában annak, hogy nem van egy univerzális kód a matematikai ismeretlenek összességének tisztázására, amelyek maga a természetben szunnyadnak (amint azt a Templom-turing). Ezért a rendszerhez emberi elmére van szükség, amely felteszi magának a megfogalmazandó kérdést, és tudja, hogyan kell "megszólítani" az eszközt annak megoldására.

A Turing-gép alapanyaga számolható számokvagyis azokat, amelyeket matematikai képlet segítségével objektíven lehet kiszámítani, ésszerű idő küszöbén belül. Ebben az összefüggésben elengedhetetlen, hogy alkalmazkodjon két konkrét "problémához": a döntés problémájához (mindegyik választ megelőzi egy korábbi számítási elem, amelyre válaszolni lehet. dichotomikusan igen / nem) és a stop (ismerje fel, hogy a végső válaszok valóban lehetségesek-e, vagy a rendszert "elítélik" a sorrend feldolgozására egy ciklusban) végtelen / megoldhatatlan). Vagyis létezik egy speciális algoritmus arra, amit tudni akarnak, és hogy technológiája a szükséges pontossággal képes reagálni rá, hogy "megálljon" és megoldást kínáljon.

Eddig a pontig részletesen megvitatták egy Turing-gép elméleti logikáját. A következő sorok elmélyítik fizikai és / vagy funkcionális sajátosságait, amelyekkel az algoritmus vagy szabvány a felhasználó által elrendezett művelet (amely az egyszerű egyenletektől kezdve az absztrakció törvényének középpontjáig terjedhet matematika).

• Érdekelheti: "A kínai szobakísérlet: Gondolatú számítógépek?"

A Turing-gép leírása

A leírt logikai / matematikai alapokkal együtt a Turing-gép egy sorat igényel fizikai elemek, amelyek feladata a parancssal végrehajtott parancsok végrehajtása elsőbbség. Elrendezésük sokféle lehet, mivel ennek a rendszernek szinte végtelen kialakítása lenne, de szükségszerűen a következőkre van szükség: szalag papír vagy anyag hasonlóan egy mozgó fej, amelynek a vége képes nyomokat (szimbólumokat vagy számokat) készíteni, és egy központi processzor, amelyben kódolni lehet a szükséges algoritmusokat, vagy amelyek megkönnyítik a elemzés.

A szalag mindegyikük legfontosabb eleme. Ez nem más, mint egy hosszanti csík, amelyet azonos méretű négyzetek (vagy négyzetek) egymás után osztanak fel, és amelynek hossza nagyban függ a felhasználó által feltett kérdés megoldása érdekében végrehajtandó "erőfeszítés" (amely lehet akár rövid, akár hosszú is lehet, ide vonatkozó). A dobozok a fej számára vannak fenntartva, hogy mindegyikbe különféle szimbólumokat (például a bináris kódban 0-1-et) rajzoljon, és képezik azt a számítási terméket, amelyet leállítása után ellenőrizni kell. Számítógépes szempontból ezek a szalagok egy modern számítógép memóriáját jelenthetik. Az első cellák általában már létrehozott tartalommal rendelkeznek (bemenet), a többit üresen hagyják és felhasználásra készen tartják a számítási folyamat után.

Hasonlóképpen a Turing-gép Ez egy fejből, egy mechanikus (mobil) függelékből áll, amely balra vagy jobbra mozog a rendszer számára megadott sorrendet követve. Végén van egy megnyúlása, amely képes nyomot vésni a szalagra, és alakját a megfelelő számoknak vagy alakoknak adja meg a mozgást meghatározó kód szerint. Az eredeti modellnek kezdetleges technológiai feje volt, de a robotika fejlődése lehetővé tette új, fejlettebb és precízebb kialakítások megjelenését. A fej "beolvassa" a cellák tartalmát, és egyetlen mezőt mozgat bármelyik oldalra (annak konkrét állapotától függően) az utasítás végrehajtásának folytatásához.

Harmadszor, van központi processzor az utasításokat tartalmazó kód és algoritmusok tárolása céljából a készülék tevékenységéhez, matematikai és logikai kifejezésekkel kifejezve. Ennek a nyelvnek univerzális árnyalata van, bár bizonyos fokú mozgásteret enged a felhasználó által megfogalmazott operatív kifejezések bevezetésére (feltéve, hogy a jelentést működőképessé tették). Ilyen módon a feje megkönnyítené a processzorban tárolt utasítások végrehajtását, amelyek egyenértékűek lennének a ma programként vagy alkalmazásként (alkalmazás) ismert módszerekkel. Ez a rendszer lehetővé tenné az esetleges számítások reprodukálását, és a jelenlegi számítógépek bármelyikének elődjeként emelkedne.

• Érdekelheti: "A tudat számítási elmélete: miből áll?"

A készülék működése

A Turing-gépet egy meghatározott szimbólum- vagy számminta vésésére tervezték, amelynek lehetséges univerzumát gyakran "ábécének" nevezik. Ha bináris kóddal működik, teljes ábécéje kettő (0 vagy 1), de olyan széles lehet, amennyit az elvégzendő funkció szempontjából megfelelőnek tartanak. A fej csak a szalag celláiban képes reprodukálni azt, amit korábban ilyenben jeleztek rendszer, tehát egy számításhoz (például "pi" szám) a számok teljes spektruma (0-tól 0-ig) szükséges 9).

Ezen felül a gyakorlatban ismert állapotok (Q), amelyeket a felhasználó a kód leírása során is beprogramoz (és q1, q2, q3, q4... qn címkével vannak ellátva). A teljes tartomány absztrakt matematikai hipotézisektől függ, és áttekinti a kód logikai képletének feltételes árnyalatait annak érdekében, hogy a fej a megfelelő irányba mozog, és megteszi a megfelelő műveletet ("ha q2 helyzetben van, írjon" 0 "és ne mozogjon", például.).

Végül lenne egy "átmenet" függvény (delta), amelyben a feldolgozás teljes sorozatát (lépésről lépésre) összefoglaljuk. matematikai, és ez kifejezi a teljes utasítást: cellaolvasás, új szimbólumírás, állapotváltozások (vagy sem) és a fej; egy ismétlődő ciklusban, amely leáll, amikor megtalálja a választ a kezdeti kérdésre, vagy abban a pillanatban is, amikor hogy a felhasználó előre látta a kódjában (gyakran felkiáltással, amelyet "leállításként" olvashatnak). Amint a gép megáll, elmozdul a szalag, és az általa adott reakciót részletesen elemzik.

Ahogy látható, egyértelmű hasonlóság van a Turing-gép és a ma használt számítógépek között. Hozzájárulása kulcsfontosságú volt az összes későbbi számítógépes tervezés exponenciális előrehaladásában, egészen a rámutatunk arra, hogy szelleme egy olyan technológia középpontjában rejlik, amely lehetővé teszi számunkra a megmaradást összekapcsolt.

Bibliográfiai hivatkozások:

• Khan, S. és Khiyal, M. (2006). Turing-modell az elosztott számítástechnikához. Informatikai folyóirat. 5, 305-313.
• Qu, P., Yan, J., Zhang, Y. és Gao, G. (2017). Párhuzamos Turing-gép, egy javaslat. Journal of Computer Science and Technology, 32, 269-285.