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图灵机并不是特指某一个或某一类机qi,而是一zhong用数学的语言所定义chu来的概念,是为了解答20世纪数学家对数学的终极追问而发明的一zhong工ju。它的目的是为了对人类tou脑内复杂数学活动的chou象和简化。
定义图灵机需要七个集合。其中最重要的两个分别是“有限的非空状态(state)的集合”与“有限的非空符号(symbol)的集合”。前者代表着“这台机qi能够在纸带上读取和写入的符号zhong类”,也被称作“se数”。后者则代表“这机qi内bu可以chu现的状态”,被称作“状态数”——可以简单的理解为“机qi可以开一档二档”。
余下五个则包括了“空白符号”、“初始的输入符号”、“初始状态”、“转移函数集合”,以及特殊的“停机状态”,即“机qi进入该状态之后就必须停机”。
只要ju备这七个要素,那么一台机qi就可以是图灵机。
实际上,伟大的数学家阿兰·图灵在创造这个概念的时候,并没有设计chu可以实际运行的机qi。多年之后,冯·诺依曼才制造了一zhong基于电力的图灵机工程实现。
举个例子,算盘被一gen横梁分作上下两边。上珠两颗,通过靠梁与否,可以用来表现0~2三zhong符号。下珠五颗,通过靠梁与否,可以用来表现0~5六zhong状态。算盘可以视作一zhongju有三se、六状态的机qi。
这个时候,若是有数学家在纸上写下了三se六状态所对应的所有转移函数,并训练一个人(或猴子)严格an照转移函数集合拨动算盘,那么这个算盘再加使用者,就可以视作“一个图灵机”了。
约格莫夫依稀记得,很多年前,他好像与向山zuo过类似的研究。将dna视作图灵机的“纸带”,dna的四zhong碱基对视作“符号的集合”,而将氨基酸视作“状态”,he糖ti与mrna则ju备了“转移函数集合”……
地球真he生wu的细胞he,或许是四sen状态的图灵机。
而在众多的图灵机之中,有一zhong被称作“海狸机”的玩意最为离谱。
bb(n),bb意为“busybeaver”,忙碌的海狸。是一个在给定参数后,寻找可能产生的最大输chu的可终止程序。最简单的二se二状态海狸机,只有“开和关”两zhong状态,并且只能输chu“0或1”,且会在输chu1的时候停止。二se二状态海狸机可以通过6次状态转换输chu4个1,因此bb(2)=6。
bb(3)=21。
bb(4)=107。
然后,目前人类尚未枚举完所有5状态的海狸图灵机,只知daobb(5)要么就是47,176,870,要么就是大于10的十一次方。
bb(6)已经确定大于7.4*10^36537。
而在2016年,一名数学家将哥德ba赫猜想编码为有4888个状态的海狸机。编码逻辑很简单,就是从小到大验证每一个偶数。如果发现某个偶数可以表示成两个质数之和,则考察下一个偶数。只要这台图灵机跑完了bb(4888)步,且在跑完之前没有停机,那人类就可以断定它永远不会停机,所以哥德ba赫猜想为真。
但问题在于,宇宙只有不到10^80个原子。这个