人工智慧通識-科普-圖靈機2
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圖靈機其實和大富翁遊戲很像,反覆在路線上移動,移動到不同位置會有不同的規則,可能前進也可能後退。

這次我們來看更多一些的圖靈機模型。
圖靈的第一個樣例
這是1937年圖靈最早提出的圖靈機樣例表,它可以在紙條上生成 0 1 0 1 0 1 0 ...
即 0,空格,1,空格,0,空格,1,空格,0...
這樣的序列,其中有bcef四個狀態,blank表示當前紙帶上格子是空的,對紙帶的操作P是列印Print,P0就是在紙帶當前格子列印字元 0
,P1就是列印 1
,R是向右拉動紙帶一格,注意這裡指標是不動的,移動的是紙帶。

我們把這個表格翻譯成語言陳述就是:
- 如果狀態是b並且當前紙帶格子內是空白blank,那麼就在格子內列印0,向右拉動紙帶走1格,然後進入狀態c;
- 如果狀態是c並且當前紙帶格子內是空白blank,那麼就向右拉動紙帶走1格,然後進入狀態e;
- 如果狀態是e並且當前紙帶格子內是空白blank,那麼就在格子內列印1,向右拉動紙帶走1格,然後進入狀態f;
- 如果狀態是f並且當前紙帶格子內是空白blank,向右拉動紙帶走1格,然後進入狀態b;
這樣我們就弄明白其中的套路了:
- 列印0,右移一格
- 留空右移一格
- 列印1,右移一格
- 留空右移一格
結果當然就是 0 1 0 1 0 1 0 ...
其實這個規則可以簡化成下面表格,試試看能否看懂呢?

因為state都是b,所以你可以把狀態忽略掉。
複製操作的樣例
我們再看複雜一點的。下面的表格規則可以把紙帶上連續的1,在左側複製一份出來,中間用一個0間隔。比如把 001
變為 101
,把 000001110
會被變為 011101110
。這裡有11個規則,S 1 到S 5 共5種狀態和0、1兩種字元可能,另外H狀態是指停止halt相當於結束,N是是無操作。

這個表格比較難理解,下面以 0000110
為例製作了示意圖,共16步完成複製過程得到 0110110
,注意每一步使用了哪個規則,以及這個規則如何產生作用導致下一步變化,比如第1步,符合規則2的條件(狀態S 1 且當前為1),所以按照規則2在第2步指標向左移動(相當於紙帶向右拉動),並且規則2的P0動作把第1步指標位置變為0,也把第2步狀態變為S 2 。

最終指標移動到了 011[0]110
中間位置,並且halt停住完成。
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