잘 알려진 튜링 기계는 알고리즘 사용을 통해 수학적 연산을 풀 수 있는 특성을 갖춘 견고하고 독립적인 수학적 구조를 기반으로 합니다. 이 정의는 매우 복잡하지만 현실은 그렇지 않습니다.
간단히 말하면, 이 기계는 컴퓨터 데이터를 무한정 계산하기 위해 1936년에 제작된 장치입니다. 의심의 여지 없이, 그 개발은 컴퓨팅 역사 에서 중요한 사건입니다. 사실, 우리는 이 기계 덕분에 오늘날 우리가 알고 있는 컴퓨터가 존재한다고 생각할 수 있습니다.
간단히 말해서, 튜링 기계는 복잡하지 않습니다. 반대로, 가장 중요한 속성 중 하나는 바로 쉬운 성능입니다. 이는 단순히 다양한 프로세스를 따르는 테이프의 상징적 표현을 사용합니다. 하지만 단순하다고 해서 쓸모없다는 뜻은 아닙니다. 그것은 정반대입니다.
튜링 기계는 다양한 컴퓨터에서 모든 종류의 알고리즘 코드를 받아들입니다. 이러한 의미에서 컴퓨터 동작의 논리를 완벽하게 시뮬레이션합니다.
이 기계의 이름은 영국 출신의 발명가 Alan Turing 에게서 따왔습니다. 이 캐릭터는 다양한 분야에서 일생 동안 눈에 띄었습니다. 그는 주로 논리적 천재로서 탁월했습니다. 사실 위에서부터 기계는 처음에는 “논리 컴퓨팅 기계”라고 불렸습니다.
튜링 머신은 컴퓨팅 역사상 가장 중요한 공헌 중 하나입니다.
튜링 머신 생성의 역사
19세기에 이르러 수학은 여러 분야에서 관련성을 갖게 되었습니다. 그러나 이는 아직까지 공식화되지 않았다. 대부분의 교과 전문가들은 이 학문 분야를 확립하기 위해 열심히 노력해 왔습니다.
그것은 실현이 기계를 담당하게 될 일련의 기호와 방법 에 대한 가설을 구현하는 문제였습니다.
Alan Turing은 1936년 에 Turing 기계 계획을 공개했습니다. 이것은 “Entscheidungsproblem에 적용하여 계산 가능한 숫자에 관한” 그의 연구 발표에서 정확히 일어났습니다. 같은 해 출판물에서는 수학의 결정성에 대한 David Hilbert의 접근 방식을 분석했습니다.
즉, 모든 수학적 답 에 적용할 수 있는 고정된 절차의 존재를 확인하고 이를 통해 해당 결과가 참인지 아닌지를 확인하는 접근 방식이었습니다. 위의 내용을 바탕으로 Alan Turing은 Turing 기계를 설계하여 일부 기계가 다양한 알고리즘을 해결할 수 있음을 확인했습니다.
지금까지 튜링은 중요한 유산을 남겼습니다. 비록 그의 작업이 물리적 표현에 초점을 맞추고 있지는 않지만 현대 컴퓨터 디자인과의 관련성을 부정할 수는 없습니다. 이 모든 것 중에서 컴퓨터의 동작을 관찰하면 우리는 튜링 기계와 마주하게 됩니다.
튜링 기계는 어떻게 만들어지나요?
튜링 머신에는 저장 장치로 작동하는 관리 섹션으로 구분된 무제한의 테이프가 있습니다. 또한 테이프에 코드를 읽고 쓰는 헤드가 있습니다. 반면에 이 부분은 테이프를 한 공간에서 다른 공간으로 옮기는 역할을 담당합니다.
또한 상태 점검 기록과 축소된 프로세스 테이블도 포함됩니다. 후자는 작업 테이블이라고도 합니다. 앞서 언급했듯이 Turing 기계는 자동으로 작동합니다. 따라서 다양한 유형의 알고리즘을 해독하기 위해 Chomsky 계층 구조가 적용됩니다.
- 리본 : 이 리본은 섹션으로 구분되어 있으며 각 섹션은 서로에 따라 배치됩니다. 모든 세포에는 제한된 프라이머 기호가 있습니다. 프라이머에는 “B”라는 특정 기호가 있습니다. 또한 다른 추가 기호도 포함되어 있습니다. 테이프는 작업에 필요한 만큼 어느 방향(왼쪽 또는 오른쪽)으로 확장됩니다.
- 헤드 – Turing 기계의 이 부분은 테이프의 코드를 읽고 생성합니다. 또한 해당 방향으로 테이프를 이동시키는 역할도 담당합니다. 헤드 모델에 따라 움직일 수 있습니다. 그렇다면 밴드가 고정된 것입니다.
- 상태 저장 – 이름에서 알 수 있듯이 어플라이언스의 상태를 저장해야 합니다. 제한된 상태를 말합니다. 또한 등록이 시작되는 특정 시작 상태가 있습니다. Alan Turing은 개인이 특정 수학적 연산을 수행할 때 각 상태가 “정신 상태”를 대체한다고 말합니다.
- 지침 테이블 – 기본적으로 모든 Turing 기계 프롬프트를 처리합니다. 즉, 주어진 시간에 장치가 무엇을 실행해야 하는지를 나타냅니다. 예를 들어 머리를 움직이거나 기호를 쓰거나 삭제하는 등의 작업을 수행할 수 있습니다.
튜링 기계는 어떻게 작동하나요?
튜링 기계는 머리가 테이프에 놓이면 세 가지 필수 작업을 수행합니다. 이 장치는 주어진 셀에 위치한 기호를 읽고, 셀에 위치한 기호의 값을 변경하거나, 스트립을 좌우로 움직여 인접한 셀을 해독하여 교체하는 장치입니다.
또한 각 값에는 관련 작업이 있을 수 있습니다. 즉, 예를 들어 읽은 기호가 숫자 1에 해당하면 튜링 기계는 0을 쓰고 스트립을 오른쪽으로 이동합니다. 그러나 읽은 기호가 0이면 기계는 숫자 1을 씁니다.
튜링 머신이 수행하는 이 작업을 반전이라고 합니다. 그러면 이진 값에는 지분이 있습니다. 따라서 Turing 기계는 매우 복잡한 알고리즘을 해독하는 특정 작업을 수행하도록 프로그래밍되었습니다. 이 장치의 중심 목적은 수학적 연산으로 계산되는 숫자입니다.
튜링 기계는 어떤 용도로 사용되나요?
사실, 튜링 기계는 역사 전반에 걸쳐 수많은 용도로 사용되었습니다. 그리고 적어도 그것은 우리가 수학을 보고 해석하는 방식을 변화시킨 혁명적인 발명품입니다. 예를 들어 이전에는 언어 생성기 로 사용되었습니다.
그러나 이 시점에서 논의할 수 있는 응용 프로그램은 많습니다. 가장 중요한 것 중 일부는 다음과 같습니다.
- 계산 이론 – 이 이론은 컴퓨터 과학 및 수학 연구의 일부입니다. 주요 목적은 컴퓨터의 본질적인 품질과 한계를 분석하는 것입니다. 특히, 이 이론은 연산의 복잡성 수준에 따라 연산을 계산하고 분류할 수 있는 가능성을 허용하는 수학적 절차를 찾으려고 합니다.
- 오라클 머신(Oracle Machine) : 특정 숫자 기호와 관련된 질문에 답하는 오라클이 있는 일종의 튜링 머신입니다.
어떤 유형의 튜링 기계가 존재합니까?
튜링 기계에는 여러 종류가 있습니다. 그들 각각은 알고리즘 문제의 실현을 단순화하려는 목적으로 탄생했습니다. 다섯 가지 유형은 다음과 같습니다.
- Stay Directive가 있는 Turing Machine – 이 기계에는 한 방향으로 움직이는 무제한 밴드가 있습니다. 일반적으로 밴드는 오른쪽으로 이동합니다. 왼쪽 이동이 비활성화되었습니다.
- 양방향 튜링 머신 – 튜링 머신에 테이프 수가 무제한인 경우 양방향 머신처럼 작동할 수 있지만 트랙이 두 개 있습니다. 이 경우 정보는 해당되는 경우 밴드의 레이아웃을 기반으로 찾습니다.
- 멀티테이프 튜링 머신(Multitape Turing Machine) – 이름에서 알 수 있듯이 여러 개의 테이프가 있습니다. 그 특징은 그들 각각이 자신의 머리를 가지고 있다는 것입니다. 따라서 각 부분은 독립적으로 작동합니다. 반면에, 같은 방향으로 또는 동시에 움직일 필요는 없습니다.
- 다차원 튜링 기계 : 이 경우 기계 스트립은 여러 차원을 갖습니다. 즉, 오른쪽, 왼쪽, 상하로 움직이는 2차원 띠입니다. 머신의 상태와 복호화할 알고리즘에 따라 상태가 수정됩니다.
- 비결정론적 튜링 기계 : 결정론적 기계를 비결정론적 기계로 시뮬레이션할 수 있으며 그 반대도 가능합니다. 결정론의 경우 스트립 기호와 현재 상태에 대해 선택할 수 있는 제한된 수의 숫자로 구성된 것을 기반으로 합니다.
튜링 기계의 장점은 무엇입니까?
다른 유형의 기계에 비해 이 유형의 기계의 가장 중요한 장점 중 하나는 언어가 상당히 광범위하다는 것입니다. 반면에 알고리즘은 완전히 다시 읽지 않고도 승인되거나 거부될 수 있습니다. Turing 기계를 다룰 때 작업은 어쨌든 계산됩니다. 게다가 인코딩은 결정 가능합니다 .
이 기계는 언어를 나열하거나 열거합니다. 반면에 그들이 갖고 있는 자율성은 다른 어떤 것과도 비교할 수 없습니다. 후자를 사용하면 여러 상태 사이를 이동할 수 있습니다. 메모리가 충분히 크기 때문에 논리식을 요약할 필요가 없습니다.