计算机的原理是图灵机吗,那图灵机的数学原理是什么?

2020-11-18 08:46:55 +08:00
 James369
如果说计算机是图灵机演变的,那么图灵机的设计理念是什么?

从百科查到:
所谓的图灵机就是指一个抽象的机器,它有一条无限长的纸带,纸带分成了一个一个的小方格,每个方格有不同的颜色。有一个机器头在纸带上移来移去。机器头有一组内部状态,还有一些固定的程序。在每个时刻,机器头都要从当前纸带上读入一个方格信息,然后结合自己的内部状态查找程序表,根据程序输出信息到纸带方格上,并转换自己的内部状态,然后进行移动。

初看好像也没什么,但这样的图灵模型一定是经过理论证明过可行的,那么它的理论依据是什么?
为什么这么搞。它解决的是什么问题,它有什么局限?
9994 次点击
所在节点    程序员
82 条回复
user8341
2020-11-18 20:35:33 +08:00
@yuruizhe 你可能记错了。NP = P 是在计算复杂性的领域讲的。确实也是图灵机相关,但是它的模型是确定性图灵机和非确定性图灵机。非确定性图灵机至少现在还造不出来。NP 跟 P 都是可计算的,只是时间复杂度不一样。
user8341
2020-11-18 20:38:12 +08:00
@user8341 量子计算机,进展到什么程度了?好像说谷歌造出来个原型?
ryd994
2020-11-18 20:38:35 +08:00
@oneforallsoft 图灵测试本来就不是一种测试。
只是图灵写了一篇文章,讨论了一下他个人对于人工智能的理解,提出了他对于智能的定义。
而这个定义中用了一个游戏来说明。
后人断章取义,把这个游戏叫做图灵测试。


多读书,少瞎 jb 想。但凡看认真查过图灵测试的来源,哪怕只是看了英文版维基,都不会说出你这种话来。
ryd994
2020-11-18 20:41:30 +08:00
@kidding 图灵机当然不是 FSA 啊。图灵机有无限的纸带呢
ryd994
2020-11-18 20:59:37 +08:00
楼上这么多黑纸带和机械计算机的。你们不会真以为图灵机实际存在吧?不会真以为有人用图灵机计算实际问题吧?

电子计算机再快,也解决不了图灵机无法解决的问题。图灵机的计算能力,是程序解决问题的能力边界。我们现在用的计算机,无论实现,无法超越这个边界。
zhangysh1995
2020-11-18 21:06:35 +08:00
Well, 你这个理解有偏差呐。如果不是老师讲错了,可能是你记错了。停机问题和 NP/P 是两件事情。 @yuruizhe
zhangysh1995
2020-11-18 21:10:31 +08:00
@ryd994 我觉得前面几楼那个自己臆想的,没必要和他认真讨论。自己不愿意查资料,没必要浪费我们时间。
oneforallsoft
2020-11-18 21:28:21 +08:00
@ryd994
就是因为看了维基百科 才意识到有人跟我的看法一样 很多批评图灵测试
siyemiaokube
2020-11-18 21:59:15 +08:00
这届 v 站水平不行啊(手动狗头

1:图灵机是目前人类实际制造出的最强的计算模型,在这之上依然有神谕机等计算模型。但是正如 oracle 这个名字一样,目前还无法实现。

2:图灵机是**可计算**理论中的概念,与计算复杂性没有特别直接的关系,在任意的时间复杂度内能够模拟图灵机的计算模型都是图灵完备的。比如 brainf@ck 语言没有内置的乘法语句,但是也可以做乘法。(这个例子有一点小问题)

3:由于我们已经证明了多带图灵机和图灵机可以相互模拟,所以,在设计图灵机的算法时,为了方便,我们常常直接设计多带图灵机的算法。

4:任何图灵完备的计算机都可以解决 np 问题,这甚至可以是 np 问题的定义。np 表示的是非多项式。np 问题是说随着问题规模的增大,渐进意义下需要超多项式级别(比如指数级、阶乘级)的时间才能解决这一问题。
关于 np,通俗文化中常见的讨论是“np=p ?”问题,一般来说我们认为 np-complete 问题不可能存在多项式算法,但是至今未能证明。

5:自动机理论确实对于实际的硬件开发(主要是指令集)有一定指导意义,但是也仅止于此。

6:图灵测试和图灵机之间不存在任何关系。图灵测试是与中文房间相对的思想实验,用于指导人们思考“理性”的定义。
siyemiaokube
2020-11-18 22:07:49 +08:00
7:冯诺依曼结构是计算机硬件组成的指导性模型,而图灵机是计算模型,两者所对应的领域没有任何关系。

8: 图灵机的计算能力,是**目前人类能够制造出的计算机的**程序解决问题的能力边界。但是我们在理论的计算模型上可以提出更强大的程序(算法)。

9:量子计算机和并行计算有一定的相似性,但是两者都不影响**可计算性**。

10:哥德尔不完备定理是说内蕴了四则运算的公理系统能够表示出一些这个公理系统内部无法判断真伪的命题。它还有一个名字叫哥德尔完备定理。
hahastudio
2020-11-18 23:22:26 +08:00
看起来 V 站真正计算机专业的并不多啊
NoobX
2020-11-19 04:32:30 +08:00
建议阅读计算原理类的理论书籍
计算过程主要是利用了 DFA,NDFA,PDA,CFDA 等 Automata 完成的
跟编程中的状态机思路比较类似
hello2060
2020-11-19 06:37:33 +08:00
这个问题,你到年薪 500 万之前不需要考虑吧
ericgui
2020-11-19 08:23:21 +08:00
@northisland 图灵一辈子是英国人,哪里去美国了?二战前的欧洲仍然是世界科技中心
northisland
2020-11-19 08:39:39 +08:00
说计算机专业本科生、研究生能学过图灵的,过分了。



今天翻了一下计算机组成原理的权威书《量化》,没讲图灵。
又翻了一下我们当年上人工智能的教科书《 MLAPP 》和参考书《 PRML 》。都没有图灵。
算法那本书,状态机是重点。学图灵机,也是老师跟郭德纲相声一样讲个故事。


都别🐔儿忽悠了。

图灵大神,是那种站在天上,通过数学,俯视到了机电计算机的天花板的数学家。
因为多种原因,他生前没有真实的机电计算机可以玩。

你我,都在机电计算机的屋子里讨生活,一辈子有几次能从屋子里摸到天花板,就牛逼大了。
northisland
2020-11-19 08:40:12 +08:00
@ericgui 大哥,你能上网么?
KENNHI
2020-11-19 08:48:10 +08:00
学一下计算机组成原理和编译原理
no1xsyzy
2020-11-19 11:17:57 +08:00
@ryd994 冯诺伊曼体系架构 != 冯诺伊曼机
冯诺伊曼机是指自复制机器:某一个机器,提供恰当的原料,可以造出自己。这一点上,大部分生命,包括病毒(无论它是不是生命)都是冯诺伊曼机

话说单片机有些还是哈佛架构,14 位长的指令 EEPROM 和 8 位长的数据 RAM 分开的。至于这些单片机是不是 “现代计算机” 倒是个问题

@ryd994 @yuruizhe 俺寻思 NP 是复杂度问题,不是计算能力问题。

@northisland 主要你写的文字太散又太长
(题外话,圣经用的文字非常基础,母语译本小学水平就能看懂了,决不是文学巨作。你举狄更斯作例子更恰当……吧)
手机就少写点,多花时间想清楚想表达什么,然后言简意赅地用一行解决问题。

@ericgui 去 Princeton 找 Church 修了个 PhD……
Church 就是那个跟图灵机差不多时间提出 lambda 演算的那个
northisland
2020-11-19 11:57:51 +08:00
@no1xsyzy 老哥,《圣经》的文学成就,吊打任何中国文学。


你说《圣经》汉字文字水平基础,
是因为你看的是 1900 年左右的[中文和合本]——中国精英还没发起新文化运动,传教士已经用白化文翻译了好几十年了。
你要是翻圣经[马士曼博士译本],我觉得能满足你对汉语审美的某种要求。

审美之外,是内容。
欣赏不来就别瞎说了,
你看下以及雨果、歌德、托尔斯泰是怎么赞美圣经的。
northisland
2020-11-19 12:05:37 +08:00
@no1xsyzy http://bible.fhl.net/ob/ro.php?book=124&procb=3

二马圣经了解一下,希望有一天,伟大的思想点亮你心中不开窍的灯。

这是一个专为移动设备优化的页面(即为了让你能够在 Google 搜索结果里秒开这个页面),如果你希望参与 V2EX 社区的讨论,你可以继续到 V2EX 上打开本讨论主题的完整版本。

https://tanronggui.xyz/t/726485

V2EX 是创意工作者们的社区,是一个分享自己正在做的有趣事物、交流想法,可以遇见新朋友甚至新机会的地方。

V2EX is a community of developers, designers and creative people.

© 2021 V2EX