A conhecida máquina de Turing é baseada em uma estrutura matemática sólida e independente, com qualidades para resolver operações matemáticas por meio do uso algorítmico. Embora esta definição seja muito complexa, a realidade é que não o é.
Simplificando, esta máquina é um dispositivo fabricado em 1936 para calcular dados de computador infinitamente. Sem dúvida, o seu desenvolvimento marca um acontecimento chave na história da computação . Na verdade, podemos considerar que graças a esta máquina existem hoje os computadores que conhecemos.
Simplificando, a máquina de Turing não é complicada. Pelo contrário, um dos seus atributos mais importantes é justamente a facilidade de desempenho. Ele simplesmente usa representações simbólicas em uma fita que segue diferentes processos. No entanto, só porque é simples não significa que seja inútil. É exatamente o oposto.
Uma máquina de Turing aceita todos os tipos de código algorítmico de vários computadores. Nesse sentido, simula perfeitamente a lógica do comportamento do computador.
Esta máquina deve o seu nome ao seu inventor Alan Turing, de origem inglesa. Esse personagem se destacou ao longo de sua vida em diversas áreas. Ele se destacou principalmente como um gênio lógico. Na verdade, pelo exposto, a máquina foi inicialmente chamada de “máquina de computação lógica”.
A máquina de Turing representa uma das contribuições mais relevantes da história da computação.
História da criação da máquina de Turing
No século 19, a matemática ganhou relevância em muitos campos. No entanto, isso ainda não havia sido oficializado. A maioria dos especialistas no assunto trabalhou duro para estabelecer este campo de estudo.
Tratava-se de implementar uma hipótese sobre um conjunto de símbolos e métodos cuja realização ficaria a cargo de uma máquina.
Alan Turing revelou sua iniciativa da máquina de Turing em 1936 . Isso aconteceu exatamente na apresentação de sua pesquisa “Sobre números computáveis, com aplicação ao Entscheidungsproblem” . A publicação, do mesmo ano, analisou a abordagem de David Hilbert à decidibilidade da matemática.
Ou seja, a abordagem foi confirmar a existência de um procedimento fixo aplicável a qualquer resposta matemática e que este, por sua vez, confirme se o referido resultado é verdadeiro ou não. Com base no exposto, Alan Turing projetou a máquina de Turing, confirmando que algumas máquinas podem resolver vários algoritmos.
Até agora, Turing deixou um legado importante. Embora seu trabalho não esteja focado na representação física, sua relevância para o design de computadores modernos não pode ser negada. Além de tudo isso, quando observamos o comportamento de um computador, nos deparamos com uma máquina de Turing.
Como é feita a máquina de Turing?
Uma máquina de Turing possui um número ilimitado de fitas separadas em seções de gerenciamento que funcionam como um dispositivo de armazenamento. Além disso, possui um cabeçote que lê e grava códigos na fita. Por outro lado, esta mesma parte é responsável por movimentar a fita de um espaço para outro.
Também inclui um registro de verificação de integridade e uma tabela de processo reduzida. Esta última também é conhecida como tabela de ação. Como mencionamos antes, a máquina de Turing funciona automaticamente . Portanto, para decifrar diferentes tipos de algoritmos, ele é regido pela hierarquia de Chomsky.
- Fita : Esta fita é separada em seções e cada uma é posicionada de acordo com a outra. Todas as células possuem símbolos de um primer limitado. A cartilha, por sua vez, possui um símbolo particular denominado “B”. Além disso, inclui outros símbolos adicionais. A fita se estende em qualquer direção (esquerda ou direita) tanto quanto necessário para o seu trabalho.
- Cabeça – Esta parte da máquina de Turing lê e gera códigos na fita. Além disso, é responsável por movimentar a fita na direção correspondente. Dependendo do modelo da cabeça, ela pode se mover. Nesse caso, a banda está fixa.
- Salvando status – Como o nome sugere, você precisa salvar o status do aparelho. Isso se refere a um estado limitado. Além disso, existe um estado inaugural específico com o qual o registro passa a funcionar. Alan Turing afirma que cada um dos estados substitui o “estado mental” quando um indivíduo realiza uma determinada operação matemática.
- Tabela de Instruções – Basicamente cuida de todos os prompts da máquina de Turing. Ou seja, indica o que o dispositivo deve estar rodando em determinado momento. Por exemplo, mover a cabeça, escrever um símbolo ou excluí-lo, entre outros.
Como funciona a máquina de Turing?
Uma máquina de Turing executa três tarefas essenciais quando a cabeça é colocada na fita. Este dispositivo lê o símbolo localizado em uma determinada célula, altera o valor do símbolo localizado em uma célula ou move a faixa para a direita ou para a esquerda para decifrar e substituir a célula vizinha.
Além disso, cada um dos valores pode ter uma tarefa relacionada. Ou seja, se, por exemplo, o símbolo lido corresponder ao número 1, a máquina de Turing escreve 0 e move a faixa para a direita. Porém, se o símbolo lido for 0, a máquina escreve o número 1.
Esta tarefa realizada pela máquina de Turing é chamada de inversão. Então, os valores binários têm uma aposta. Assim, uma máquina de Turing é programada para realizar tarefas específicas, que decifram algoritmos muito complexos. O objeto central deste dispositivo são os números que são calculados por operações matemáticas.
Para que é usada a máquina de Turing?
Na verdade, a máquina de Turing teve inúmeras utilizações ao longo de sua história. E, não menos importante, é uma invenção revolucionária que mudou a forma como vemos e interpretamos a matemática. Anteriormente era usado como gerador de linguagem , por exemplo.
No entanto, existem muitas aplicações que podem ser discutidas neste ponto. Alguns dos mais importantes são:
- Teoria da Computação – Esta teoria faz parte do estudo da ciência da computação e da matemática. Seu principal objetivo é a análise das qualidades e limites essenciais dos computadores. Em particular, esta teoria tenta encontrar procedimentos matemáticos que admitam a possibilidade de calcular e classificar uma operação de acordo com o seu nível de complexidade.
- Máquina Oracle : Este é um tipo de máquina de Turing que possui um oráculo que responde questões relacionadas a uma simbologia numérica específica.
Que tipos de máquinas de Turing existem?
Existem vários tipos de máquinas de Turing. Cada um deles nasceu com o objetivo de simplificar a realização de problemas algorítmicos. Os cinco tipos são descritos abaixo:
- Máquina de Turing com Diretiva Stay – Esta máquina possui uma banda ilimitada que se move em uma direção. Normalmente a banda se move para a direita. A mobilidade para a esquerda está desativada.
- Máquina de Turing Bidirecional – Se uma máquina de Turing tiver um número ilimitado de fitas, ela poderá operar como uma máquina bidirecional, mas com duas trilhas. Neste caso, as informações são localizadas com base no layout das faixas, se for o caso.
- Máquina de Turing Multitape – Como o nome sugere, possui múltiplas fitas. Sua peculiaridade é que cada um deles tem sua cabeça. Portanto, cada uma dessas partes funciona de forma independente. Por outro lado, não é necessário que se movam na mesma direção ou simultaneamente.
- Máquina de Turing multidimensional : Neste caso, a tira da máquina possui diversas dimensões. Ou seja, uma banda bidimensional que se move para a direita, para a esquerda, para cima e para baixo. Dependendo do estado da máquina e do algoritmo a ser descriptografado, o estado é modificado.
- Máquina de Turing não determinística : É possível simular uma máquina determinística com uma máquina não determinística e vice-versa. No caso da determinística, baseia-se em que, para o símbolo da faixa e o estado atual, consiste em um número limitado de números para escolher.
Quais são as vantagens da máquina de Turing?
Uma das vantagens mais importantes deste tipo de máquina, em comparação com outras, é que a sua linguagem é bastante extensa. Por outro lado, o algoritmo pode ser autorizado ou recusado sem a necessidade de relê-lo completamente. As operações são calculadas de qualquer maneira quando se trata de uma máquina de Turing. Além disso, sua codificação é decidível .
Essas máquinas listam ou enumeram o idioma. Por outro lado, a autonomia que possuem não é comparável a nenhuma outra. Este último permite saltar entre diferentes estados. Não há necessidade de resumir equações lógicas, porque a memória é grande o suficiente.