ტურინგის მანქანა: რა არის ეს და როგორ მუშაობს

ჩვენ ვერ წარმოვიდგენთ ისტორიულ მომენტს, რომელშიც ვცხოვრობთ, კომპიუტერის მნიშვნელობის ყურადღების გარეშე. რამდენიმე წელიწადში იგი კონკრეტულ სფეროებში გამოყენებიდან გადავიდა ყველგან არსებულ სუბიექტად და არა მხოლოდ კომპიუტერები, არამედ მობილური ტელეფონები და თითქმის ყველა ხშირად გამოყენებული ტექნოლოგია (მაგალითად, ე.წ. "ატარებს").

სინამდვილეში, კომპიუტერს ან მობილურს, რომელსაც ამ სტატიის წასაკითხად იყენებთ, ისეთი ტექნოლოგია აქვს, რომელსაც ქმნის რამდენიმე ათწლეულის განმავლობაში მას დასჭირდებოდა უზარმაზარი სივრცე ფუნქციონირებისთვის (ან საერთოდ იქნებოდა არამდგრადი). დღეს ის მივდივართ კომპიუტერის კომპონენტების არაჩვეულებრივი მინიატურებისაკენ, რაც გააფართოებს მათ გამოყენებას და ხელს შეუწყობს მათ გაფართოებას ცხოვრების ყველა სფეროში.

წინსვლა, რომელსაც ტექნოლოგია გვაქვეყნებს, შეუჩერებელია, იმ დონემდე, რომ მის გარეშე ვეღარ შევძლებდით ოპტიმალურ ცხოვრებას. ჩვენი სახეობა დამოკიდებულია კომპიუტერზე, რადგან დღევანდელი საზოგადოება ისეთი სირთულისაა, რომელიც ფუნქციონირებს შიშველი შემეცნებითი ფაქტორები აღარ იძლევა მისი წარმატებით მართვას, რაც მოითხოვს გარე დახმარებას ჩვენი კომპენსაციისთვის ნაკლოვანებები.

ამ ტექსტში ვნახავთ რას წარმოადგენს ტურინგის მანქანა, შეიქმნა 30 საუკუნის შუა ხანებში. მისი წვლილი გამოთვლაში, როგორც დღეს ცნობილია, აშკარაა, თუ გავითვალისწინებთ ის მოდელს, რომელზეც დაფუძნებულია ამჟამინდელი კომპიუტერების ლოგიკა და არქიტექტურა. ეს არის ის: ტექნოლოგიის დედა, რომელმაც არა მხოლოდ შეცვალა სამყარო, არამედ კაცობრიობის ჰორიზონტიც.

• დაკავშირებული სტატია: "ჯონ დიუის ფუნქციონალისტური თეორია"

რა არის ტურინგის მანქანა?

ტურინგის მანქანა არის 1936 წელს შექმნილი მოწყობილობა, რომელიც წარმოადგენს გამოთვლის იდეალიზირებული მოდელი, რომელსაც შეუძლია პრაქტიკულად უსასრულო ინფორმაციის შენახვა / დამუშავება. სისტემა არის მათემატიკური აბსტრაქცია, რომელიც აშენებულია არაჩვეულებრივად მარტივი გზით, მაგრამ ეს ხელს უწყობს გამოკითხვის და / ან სირთულის თეორიების შესახებ კითხვების ფართო სპექტრის ემპირიზმის შემოწმება. მისი იდეა დიდი ეტაპი იყო კომპიუტერული ისტორიის ისტორიაში, იქამდე რომ განიხილებოდა დღევანდელი კომპიუტერების (და მასთან დაკავშირებული ტექნოლოგიების, მაგალითად, ტაბლეტების ან ტელეფონების) წარმოშობა მობილური).

ამის არქიტექტორი იყო ალან მ. ტურინგი, ინგლისელი ლოგიკოსი და მათემატიკოსი რომ მან მთელი ცხოვრება სცადა თეორიული მოდელის კონცეფცია, რომლითაც პასუხს გასცემდა მისი დისციპლინის უცნობებს, ავტომატურად და ყველასთვის ხელმისაწვდომი.

ამ ბრიტანელმა გენიალმა, რომლის ისტორიული მნიშვნელობა ეჭვქვეშ ვერ დააყენა, ასევე შეუწყო ხელი (რამდენიმე პოლონელ მეცნიერთან ერთად) კოდების ამოხსნაში კრიპტოგრაფიები, რომლებსაც ნაცისტური სამხედროები ფარულად ელაპარაკებოდნენ ერთმანეთთან სამწუხარო მეორე მსოფლიო ომის დროს ( იდუმალი მანქანა). ამისათვის მან შეიმუშავა ელექტრომაგნიტური საჭრელი მოწყობილობა (ბომბი), რომლის გამოყენებამ შეამცირა კონფლიქტის ხანგრძლივობა და გადაარჩინა უამრავი ადამიანის სიცოცხლე, რაც საშუალებას მისცემს რეჟიმის გეგმებს გაეხსნა იმ პერიოდში საომარი მოქმედებები.

ტურინგის მანქანა არის თანამედროვე "შენახული პროგრამის კომპიუტერების" ისტორიული წინამორბედი, რაც საშუალებას იძლევა დაზოგოთ როგორც მონაცემები, ისე ალგორითმები, რომლებზეც ისინი აგებულია. მისი უპირატესობა და ერთ-ერთი ფაქტორი, რომელიც კომპიუტერის თეორეტიკოსებს აღაფრთოვანებს, არის მისი სიმარტივე და უზარმაზარი ტექნიკური კონფიგურაციის შესაძლებლობები; და ეს საშუალებას აძლევს ექსპერიმენტებს, თუ როგორ ხდება მისი ფიზიკური ელემენტების განლაგება და "კითხვის" დასმა რომ მისი გამოყენება დაპროგრამებულია (ალგორითმების საშუალებით, რომლებიც თარგმნილია კოდების "მემკვიდრეობად", რომლებიც ენით არის ინსპირირებული ლოგიკური). ეს მრავალმხრივი შესაძლებლობები განპირობებულია იმ მონაცემების ბუნებით, რომლითაც ის მოქმედებს, რაც აბსტრაქციის უზარმაზარ დონეს ექვემდებარება.

ამ გზით, ტურინგის მანქანა მისი დაპროგრამება შესაძლებელია კონკრეტული ინსტრუქციების შესასრულებლად, რომლებიც მეტ-ნაკლებად რთულ კითხვებს პასუხობს.. ყოველივე ეს გულისხმობს, რომ უნდა იყოს ცნობილი მისი კონკრეტული ენა, რათა მას ალგორითმი მოერგოს მისი მუშაობისთვის, იმის ცოდნა, რომ ეს არ არსებობს უნივერსალური კოდი, რომელიც განმარტავს მათემატიკური უცნობების მთლიანობას, რომლებიც ბუნებაში თვითნებობენ (როგორც ეს მითითებულია კანონით ეკლესია-ტურინგი). ამიტომ, სისტემა მის უკან მოითხოვს ადამიანის გონებას, რომელიც საკუთარ თავს სვამს დასმული კითხვის დასმას და იცის როგორ უნდა მიმართოს მოწყობილობას მისი გადასაჭრელად.

ტურინგის მანქანის ნედლეული გამოთვლადი რიცხვებია, ანუ ის, რაც ობიექტურად შეიძლება გამოითვალოს მათემატიკური ფორმულის საშუალებით და გონივრული დროის ზღურბლში. ამ კონტექსტში აუცილებელია, რომ იგი მოერგოს ორ სპეციფიკურ "პრობლემას": გადაწყვეტილების მიღებას (თითოეულ პასუხს წინ უძღვის წინა გაანგარიშების ელემენტების სერია, რომელზეც შეიძლება პასუხის გაცემა) დიქოტომიურად, როგორც დიახ / არა) და შეჩერება (აღიარეთ, მართლა შესაძლებელია თუ არა საბოლოო პასუხები, ან სისტემა იქნება "დაგმობილი" წესრიგის ციკლით დამუშავება) უსასრულო / გადაუჭრელი). ეს არის ის, რომ არსებობს სპეციფიკური ალგორითმი, რისი ცოდნაც არის გათვლილი და რომ მისმა ტექნოლოგიამ შეიძლება მასზე რეაგირება მოახდინოს აუცილებელი სიზუსტით "შეჩერების" და გამოსავალი შესთავაზოს.

ამ ეტაპზე დეტალურად იქნა განხილული ტურინგის მანქანის თეორიული ლოგიკა. შემდეგი ხაზები შეისწავლის მისი ფიზიკური ან / და ფუნქციური თავისებურებების ბირთვს, რომლითაც ალგორითმი ან სტანდარტი ოპერაცია, რომელიც მომხმარებელმა მოაწყო (და ის შეიძლება შეიცავდეს მარტივი განტოლებებიდან აბსტრაქციის კანონის საფუძველამდე მათემატიკა).

• შეიძლება დაგაინტერესოთ: "ჩინური ოთახის ექსპერიმენტი: კომპიუტერები გონებით?"

ტურინგის მანქანის აღწერა

აღწერილ ლოგიკურ / მათემატიკურ საფუძველთან ერთად, ტურინგის მანქანა მოითხოვს სერიას ფიზიკური ელემენტები, რომლებსაც აქვთ შეყვანილი ბრძანებების შესრულების ფუნქცია წინაპირობა. მათი მოწყობა შეიძლება მრავალფეროვანი იყოს, რადგან ამ სისტემის თითქმის უსასრულო დიზაინები იქნებოდა, მაგრამ აუცილებელია შემდეგი: ფირის ქაღალდი ან მასალა ანალოგიურად, მოძრავი თავი, რომლის ბოლოსაც შეუძლია შექმნას კვალი (სიმბოლოები ან რიცხვები) და ცენტრალური პროცესორი, რომელშიც ხდება კოდირების ალგორითმები, რომლებიც საჭიროა ანალიზი

ფირზე ყველა მათგანის ყველაზე მნიშვნელოვანი ელემენტია. ეს სხვა არაფერია, თუ არა გრძივი ზოლი, რომელიც იყოფა თანაბარი ზომის (ან კვადრატების) კვადრატების მემკვიდრეობად და რომელთა სიგრძე მეტწილად დამოკიდებული იქნება "ძალისხმევის", რომელიც უნდა განხორციელდეს მომხმარებლის მიერ დასმული კითხვის გადასაჭრელად (რაც შეიძლება იყოს მოკლე ან შეფასებული შესაბამისი). ყუთები განკუთვნილია თავისთვის, რათა გამოსახოს სხვადასხვა სიმბოლოები (მაგალითად, ორობითი კოდის 0-1) თითოეულში, და წარმოადგენს საანგარიშო პროდუქტს, რომლის შემოწმება შეჩერების შემდეგ უნდა მოხდეს. კომპიუტერული თვალსაზრისით, ეს ფირები შეიძლება იყოს თანამედროვე კომპიუტერის მეხსიერება. პირველ უჯრედებს, როგორც წესი, უკვე დადგენილი შინაარსი აქვთ (შეყვანა), დანარჩენი კი ცარიელი და გამოსათვლელი პროცესის შემდეგ მზად არის გამოსაყენებლად.

ანალოგიურად, ტურინგის მანქანა იგი შედგება თავის, მექანიკური (მობილური) დანართისაგან, რომელიც გადაადგილდება მარცხნივ ან მარჯვნივ იმ წესრიგის შესაბამისად, რაც სისტემას აქვს მისთვის. მის ბოლოს მას აქვს წაგრძელება, რომელსაც შეუძლია ფირზე კვალის ამოკვეთა, შესაბამისი ფორმის ან ციფრების ფორმის მიცემა კოდის მიხედვით, რომელიც მოძრაობას განსაზღვრავს. ორიგინალ მოდელს ჰქონდა ელემენტარული ტექნოლოგიის თავი, მაგრამ რობოტების მიღწევებმა ახალი, უფრო მოწინავე და ზუსტი დიზაინის გაჩენის საშუალება მისცა. ხელმძღვანელი "კითხულობს" უჯრედების შინაარსს და გადააქვს ერთი ყუთი ორივე მხარეს (მისი კონკრეტული მდგომარეობიდან გამომდინარე) ინსტრუქციის შესრულების გასაგრძელებლად.

მესამე, არსებობს ცენტრალური პროცესორი კოდისა და ინსტრუქციების შემცველი ალგორითმების შენახვის მიზნით აპარატის საქმიანობისთვის, გამოხატული მათემატიკური და ლოგიკური ტერმინების შესაბამისად. ამ ენას აქვს უნივერსალური ნიუანსი, თუმცა ის საშუალებას აძლევს გარკვეულ მანევრს მომხმარებლის მიერ ფორმულირებული ოპერატიული გამოთქმების დანერგვისთვის (იმ პირობით, რომ მნიშვნელობა ამოქმედდა). ამ გზით, მისი ხელმძღვანელი ხელს შეუწყობდა პროცესორში შენახული ინსტრუქციების შესრულებას, რაც ექვივალენტური იქნება იმ პროგრამის ან პროგრამის (აპლიკაცია), რომელსაც დღეს უწოდებენ. ეს სისტემა საშუალებას მოგცემთ აღვადგინოთ ნებისმიერი შესაძლო გაანგარიშება და გაიზარდოს, როგორც ნებისმიერი ამჟამინდელი კომპიუტერის წინამორბედი.

• შეიძლება დაგაინტერესოთ: "გონების გამოთვლითი თეორია: რისგან შედგება იგი?"

ამ მოწყობილობის მუშაობა

ტურინგის მანქანა შექმნილია სიმბოლოების ან ციფრების კონკრეტული ნიმუშის ამოსაკვეთად, რომელთა შესაძლო სამყაროს ხშირად "ანბანს" უწოდებენ. როდესაც ის მუშაობს ორობით კოდთან, მისი მთლიანი ანბანი არის ორი (0 ან 1), მაგრამ ის შეიძლება იყოს ისეთივე ფართო, რამდენადაც მიჩნეულია შესაბამისი შესასრულებელი ფუნქციისთვის. ხელმძღვანელს შეეძლება მხოლოდ ფირის უჯრედებში აღწარმოოს ის, რაც აქამდე იყო მითითებული სისტემა, ასე რომ, გაანგარიშება (რიცხვი "pi", მაგალითად) დასჭირდება ციფრების სრული სპექტრი (0-დან 9).

ამას გარდა, რაც პრაქტიკაში ცნობილია, როგორც შტატები (Q), რომლებიც ასევე პროგრამირდება მომხმარებლის მიერ კოდის აღწერის დროს (და მათ აფასებენ, როგორც q1, q2, q3, q4… qn). მთლიანი დიაპაზონი დამოკიდებულია აბსტრაქტულ მათემატიკურ ჰიპოთეზებზე და მიმოიხილავს კოდის ლოგიკური ფორმულის პირობით ნიუანსებს, რათა ხელმძღვანელი მოძრაობს შესაბამისი მიმართულებით და იღებს შესაბამის მოქმედებას ("თუ თქვენ ხართ q2 პოზიციაში, დაწერეთ" 0 "და არ იმოძრაოთ", მაგალითად.).

დაბოლოს, იქნებოდა ”გარდამავალი” ფუნქცია (დელტა), რომელშიც შეჯამებულია დამუშავების მთლიანი თანმიმდევრობა (ეტაპობრივად). მათემატიკური და ეს გამოხატავს სრულ ინსტრუქციას: უჯრედის კითხვა, ახალი სიმბოლოების წერა, მდგომარეობის ცვლილებები (თუ არა) და მოძრაობა თავი; განმეორებად ციკლში, რომელიც ჩერდება თავდაპირველ კითხვაზე პასუხის პოვნისას, ან ასევე იმ მომენტში, როდესაც რომ მომხმარებელმა ის გაითვალისწინა თავისი კოდის ფარგლებში (ხშირად ძახილის საშუალებით, რომელიც წაიკითხება როგორც „შეჩერება“). როგორც კი მანქანა შეწყვეტს მოძრაობას, ხდება ფირის მოძიება და დეტალურადაა გაანალიზებული მის მიერ მოწოდებული პასუხი.

როგორც ჩანს, აშკარაა მსგავსება ტურინგის მანქანასა და კომპიუტერებს შორის, რომელსაც დღეს ვიყენებთ. მისი წვლილი მნიშვნელოვანი იყო ყველა მომდევნო კომპიუტერული დიზაინის ექსპონენციალურად წინსვლისთვის, მანამდე აღვნიშნო, რომ მისი სული იმ ტექნოლოგიის ცენტრშია, რომელიც საშუალებას გვაძლევს დავრჩეთ ურთიერთკავშირშია.

ბიბლიოგრაფიული ცნობარი:

• ხანი, ს. და ხიალი, მ. (2006). განაწილებული გამოთვლების ტურინგის მოდელი. ინფორმაციული ტექნოლოგიის ჟურნალი. 5, 305-313.
• Qu, P., Yan, J., Zhang, Y. და გაო, გ. (2017). პარალელური ტურინგის მანქანა, წინადადება. ჟურნალი კომპიუტერული მეცნიერებისა და ტექნოლოგიის შესახებ, 32, 269-285.