Was ist die turingmaschine?

Die bekannte Turing-Maschine basiert auf einer soliden und in sich geschlossenen mathematischen Struktur mit Qualitäten zur Lösung mathematischer Operationen durch algorithmischen Einsatz. Obwohl diese Definition sehr komplex ist, ist dies in Wirklichkeit nicht der Fall.

Einfach ausgedrückt handelt es sich bei dieser Maschine um ein 1936 hergestelltes Gerät zur unendlichen Berechnung von Computerdaten. Ohne Zweifel markiert seine Entwicklung ein Schlüsselereignis in der Geschichte der Informatik . Tatsächlich können wir davon ausgehen, dass dank dieser Maschine die Computer, die wir heute kennen, existieren.

Einfach ausgedrückt ist die Turing-Maschine nicht kompliziert. Im Gegenteil, eine seiner wichtigsten Eigenschaften ist gerade seine einfache Leistung. Es werden lediglich symbolische Darstellungen auf einem Band verwendet, die verschiedenen Prozessen folgen. Nur weil es einfach ist, heißt das nicht, dass es nutzlos ist. Es ist genau das Gegenteil.

Eine Turing-Maschine akzeptiert alle Arten von algorithmischem Code von verschiedenen Computern. In diesem Sinne simuliert es nahtlos die Logik des Computerverhaltens.

Diese Maschine verdankt ihren Namen ihrem Erfinder Alan Turing, der englischer Herkunft ist. Dieser Charakter zeichnete sich im Laufe seines Lebens in verschiedenen Bereichen aus. Er zeichnete sich vor allem als logisches Genie aus. Tatsächlich wurde die Maschine aufgrund des oben Gesagten ursprünglich als „logische Rechenmaschine“ bezeichnet.

Die Turing-Maschine stellt einen der bedeutendsten Beiträge in der Geschichte der Informatik dar.

Geschichte der Entstehung der Turing-Maschine

Bis zum 19. Jahrhundert hatte die Mathematik in vielen Bereichen an Bedeutung gewonnen. Dies war jedoch noch nicht offiziell bekannt gegeben worden. Die meisten Fachexperten haben hart daran gearbeitet, dieses Studienfach zu etablieren.

Es ging darum, eine Hypothese über eine Gruppe von Symbolen und Methoden umzusetzen, deren Verwirklichung für eine Maschine verantwortlich sein würde.

Alan Turing enthüllte 1936 seine Turing-Maschinen-Initiative. Genau das geschah in der Präsentation seiner Forschung „Über berechenbare Zahlen, mit einer Anwendung auf das Entscheidungsproblem“ . Die Veröffentlichung aus demselben Jahr analysierte David Hilberts Ansatz zur Entscheidbarkeit der Mathematik.

Mit anderen Worten: Der Ansatz bestand darin, die Existenz eines festen Verfahrens zu bestätigen, das auf jede mathematische Antwort anwendbar ist, und dass dies wiederum bestätigt, ob das Ergebnis wahr ist oder nicht. Basierend auf dem oben Gesagten entwarf Alan Turing die Turing-Maschine und bestätigte, dass einige Maschinen verschiedene Algorithmen lösen können.

Bisher hat Turing ein wichtiges Erbe hinterlassen. Obwohl sich seine Arbeit nicht auf die physische Darstellung konzentriert, kann ihre Relevanz für das moderne Computerdesign nicht geleugnet werden. Wenn wir das Verhalten eines Computers beobachten, stehen wir vor einer Turing-Maschine.

Wie wird die Turingmaschine hergestellt?

Eine Turing-Maschine verfügt über eine unbegrenzte Anzahl von Bändern, die in Verwaltungsabschnitte unterteilt sind und als Speichergerät fungieren. Darüber hinaus verfügt es über einen Kopf, der Codes liest und auf das Band schreibt. Andererseits ist dieser Teil auch dafür verantwortlich, das Band von einem Raum zum anderen zu bewegen.

Es enthält außerdem einen Health-Check-Datensatz und eine reduzierte Prozesstabelle. Letzteres wird auch als Aktionstabelle bezeichnet. Wie bereits erwähnt, arbeitet die Turing-Maschine automatisch . Um verschiedene Arten von Algorithmen zu entschlüsseln, wird daher die Chomsky-Hierarchie angewendet.

• Band : Dieses Band ist in Abschnitte unterteilt und jeder ist entsprechend dem anderen positioniert. Alle Zellen tragen Symbole eines begrenzten Primers. Der Primer wiederum hat ein bestimmtes Symbol namens „B“. Darüber hinaus enthält es weitere zusätzliche Symbole. Das Band erstreckt sich in beide Richtungen (nach links oder rechts) so weit, wie es für Ihre Arbeit erforderlich ist.
• Kopf – Dieser Teil der Turing-Maschine liest und generiert Codes auf dem Band. Darüber hinaus ist es dafür verantwortlich, das Band in die entsprechende Richtung zu bewegen. Je nach Kopfmodell kann es zu Bewegungen kommen. Wenn ja, ist das Band fixiert.
• Status speichern – Wie der Name schon sagt, müssen Sie den Status der Appliance speichern. Dies bezieht sich auf einen begrenzten Zustand. Darüber hinaus gibt es einen bestimmten Anfangszustand, mit dem das Register seine Arbeit aufnimmt. Alan Turing gibt an, dass jeder dieser Zustände den „mentalen Zustand“ ersetzt, wenn ein Individuum eine bestimmte mathematische Operation ausführt.
• Anweisungstabelle – Im Grunde kümmert sie sich um alle Eingabeaufforderungen der Turing-Maschine. Das heißt, es gibt an, was das Gerät zu einem bestimmten Zeitpunkt ausführen soll. Bewegen Sie unter anderem den Kopf, schreiben Sie ein Symbol oder löschen Sie es.

Wie funktioniert die Turingmaschine?

Eine Turing-Maschine führt drei wesentliche Aufgaben aus, sobald der Kopf auf dem Band platziert ist. Dieses Gerät liest das in einer bestimmten Zelle befindliche Symbol, ändert den Wert des in einer Zelle befindlichen Symbols oder bewegt den Streifen nach rechts oder links, um die benachbarte Zelle zu entschlüsseln und zu ersetzen.

Darüber hinaus kann jeder der Werte eine zugehörige Aufgabe haben. Das heißt, wenn beispielsweise das gelesene Symbol der Zahl 1 entspricht, schreibt die Turing-Maschine 0 und verschiebt den Streifen nach rechts. Wenn das gelesene Symbol jedoch 0 ist, schreibt die Maschine die Zahl 1.

Diese von der Turing-Maschine ausgeführte Aufgabe wird Inversion genannt. Dabei spielen binäre Werte eine Rolle. Somit ist eine Turing-Maschine darauf programmiert, bestimmte Aufgaben auszuführen, die sehr komplexe Algorithmen entschlüsseln. Der zentrale Gegenstand dieses Gerätes sind Zahlen, die durch mathematische Operationen berechnet werden.

Wofür wird die Turingmaschine verwendet?

Tatsächlich hatte die Turing-Maschine im Laufe ihrer Geschichte unzählige Anwendungen. Und nicht zuletzt ist es eine revolutionäre Erfindung, die die Art und Weise verändert hat, wie wir Mathematik sehen und interpretieren. Zuvor wurde es beispielsweise als Sprachgenerator eingesetzt.

Es gibt jedoch viele Anwendungen, die an dieser Stelle besprochen werden können. Einige der wichtigsten sind:

• Berechnungstheorie – Diese Theorie ist Teil des Studiums der Informatik und Mathematik. Sein Hauptziel ist die Analyse der wesentlichen Eigenschaften und Grenzen von Computern. Insbesondere versucht diese Theorie, mathematische Verfahren zu finden, die die Möglichkeit bieten, eine Operation entsprechend ihrem Komplexitätsgrad zu berechnen und zu klassifizieren.
• Oracle-Maschine : Dies ist eine Art Turing-Maschine, die über ein Oracle verfügt, das Fragen zu einer bestimmten numerischen Symbologie beantwortet.

Welche Arten von Turingmaschinen gibt es?

Es gibt verschiedene Arten von Turingmaschinen. Jeder von ihnen wurde mit dem Ziel geboren, die Realisierung algorithmischer Probleme zu vereinfachen. Die fünf Typen werden im Folgenden beschrieben:

1. Turingmaschine mit Stay-Direktive – Diese Maschine verfügt über ein unbegrenztes Band, das sich in eine Richtung bewegt. Normalerweise bewegt sich die Band nach rechts. Die Linksmobilität ist deaktiviert.
2. Bidirektionale Turingmaschine – Wenn eine Turingmaschine über eine unbegrenzte Anzahl von Bändern verfügt, kann sie wie eine bidirektionale Maschine arbeiten, jedoch mit zwei Spuren. In diesem Fall erfolgt die Lokalisierung der Informationen ggf. anhand der Anordnung der Bänder.
3. Multitape-Turingmaschine – Wie der Name schon sagt, verfügt sie über mehrere Bänder. Seine Besonderheit ist, dass jeder von ihnen seinen eigenen Kopf hat. Daher arbeitet jeder dieser Teile unabhängig voneinander. Andererseits ist es nicht notwendig, dass sie sich in die gleiche Richtung oder gleichzeitig bewegen.
4. Mehrdimensionale Turingmaschine : In diesem Fall hat der Maschinenstreifen mehrere Dimensionen. Das heißt, ein zweidimensionales Band, das sich nach rechts, links, oben und unten bewegt. Abhängig vom Zustand der Maschine und des zu entschlüsselnden Algorithmus wird der Zustand geändert.
5. Nichtdeterministische Turingmaschine : Es ist möglich, eine deterministische Maschine mit einer nichtdeterministischen Maschine zu simulieren und umgekehrt. Im Fall der Deterministik basiert sie darauf, dass für das Streifensymbol und den aktuellen Zustand eine begrenzte Anzahl von Zahlen zur Auswahl steht.

Was sind die Vorteile der Turingmaschine?

Einer der wichtigsten Vorteile dieses Maschinentyps im Vergleich zu anderen besteht darin, dass seine Sprache recht umfangreich ist. Andererseits kann der Algorithmus zugelassen oder abgelehnt werden, ohne dass er vollständig erneut gelesen werden muss. Beim Umgang mit einer Turingmaschine werden die Operationen ohnehin berechnet. Darüber hinaus ist seine Kodierung entscheidbar .

Diese Maschinen listen die Sprache auf oder nummerieren sie. Andererseits ist die Autonomie, die sie haben, mit keiner anderen vergleichbar. Letzteres ermöglicht das Springen zwischen verschiedenen Zuständen. Es besteht keine Notwendigkeit, logische Gleichungen zusammenzufassen, da der Speicher groß genug ist.