图灵测试介绍 图灵机的工作原理详解
turingmachine图灵机
图灵机的意义
图灵机模型理论是计算科学最核心的理论之一 图灵机模型为计算机设计指明了方向 图灵机模型是算法分析和程序语言设计的基础
理论
图灵机概述
所谓的图灵机就是指一个抽象的机器，它有 一条无限长的纸带，纸带分成了一个一个的 小方格，每个方格有不同的颜色。有一个机 器头在纸带上移来移去。机器头有一组内部 状态，还有一些固定的程序。在每个时刻， 机器头都要从当前纸带上读入一个方格信息， 然后结合自己的内部状态查找程序表，根据 程序输出信息到纸带方格上，并转换自己的 内部状态，然后进行移动。
读写头
状态控制器
图灵机的组成
一个确定型单带图灵机由以下四个部分组成 (见上页图)： ·无限长的带子 TAPE，带子划成小格， 格子标记 … , －3，－2，－1，0，1，2, 3，… ·读写头HEAD ·控制规则表TABLE ·状态存储器
图灵机的组成-TAPE
纸带被划分为一个接一个的小格子，每个格 子上包含一个来自有限字母表的符号，字母 表中有一个特殊的符号 表示空白。纸带上 的格子从左到右依此被编号为 0, 1, 2, ... ， 纸带的右端可以无限伸展。
图灵机的基本思想
用机器来模拟人们用纸笔进行数学运算的过 程，该过程可分为如下两个简单动作：
➢在纸上写上或擦除某个符号 ➢把注意力从纸的一个位置移动到另一个位置
而在每个阶段，人要决定下一步的动作，依 赖于：
➢此人当前所关注的纸上某个位置的符号 ➢此人当前思维的状态。
… －2 －1 0 1 2 3 …
图灵机计算思想
计算机系统应该有： 存储器（相当于存储带）
中央处理器（控制器及其状态）
为了能够将数据保存到存储器并将计算结 果从存储器送出来展示给用户，计算机系 统还应该有输入设备和输出设备如键盘、 鼠标、显示器和打印机等。
人工智能 图灵及图灵测试ppt课件
精选ppt
5
精选ppt
6
• Computer needs to posses:Natural language processing, Knowledge representation, Automated reasoning, and Machine learning
• Problem:
1) Turing test is not reproducible, constructive, and amenable to mathematic analysis.
2) What about physical interaction with interrogator and environment?
• Total Turing Test: Requires physical interaction and needs perception and actuation.
精选ppt
7
图灵实验的本质 就是让人在不看外型的情况 下不能区别是机器的行为还是人的行为时，这 个机器就是智慧的。
不要以为图灵只做出这一点贡献就会名垂表史， 如果你是学计算机的就会知道，对于计算机人 士而言，获得图灵奖就等于物理学家获得诺贝 尔奖一样，图灵在理论上奠定了计算机产生的 基础，没有他的杰出贡献世界上根本不可能有 这个东西，更不用说什么网络了。
2
如果希望做出一台能够思考的机器，那就必须知道 什么是思考，更进一步讲就是什么是智慧，它的表 现是什么？
你可以说科学家有智慧，可你决不会说一个路人什 么也不会，没有知识，你同样不敢说一个孩子没有 智慧，可对于机器你就不敢说它有智慧。
那么智慧是如何分辨的呢？
我们说的话，我们做的事情，我们的想法如同泉 水一样从大脑中流出，如此自然，可t
计算模型图灵机课件
图灵机为计算机安全领域提供了理论 基础，如分析病毒、黑客攻击等。
04
图灵机的启示
对人工智能的影响
1 2
奠定人工智能理论基础
图灵机作为计算模型，为人工智能领域提供了理 论基础，推动了人工智能的发展。
启发机器学习算法
图灵机的计算原理启发了众多机器学习算法，如 神经网络、深度学习等。
3
强化智能系统设计
特点
非确定型图灵机具有更高的计算能力，可以模拟更复杂的算法和问 题。
应用
非确定型图灵机在理论计算机科学中有着重要的地位，例如在自动 机理论和形式语言等领域中的应用。
概率图灵机
定义
概率图灵机是一种能够进行概率计算的图灵机模型，即机器在执行 操作时具有一定的概率分布。
特点
概率图灵机可以模拟随机过程和不确定性，适用于处理概率性和统 计性的问题。
05
图灵机的扩展
多带图灵机
定义
多带图灵机是指具有多个磁带，并且每个磁带都可以独立进行读 写操作的图灵机。
特点
多带图灵机可以同时处理多个任务，提高了计算效率和并行处理 能力。
应用
多带图灵机在计算机科学和人工智能领域中有着广泛的应用，例 如并行算法、分布式计算和云计算等。
非确定型图灵机
定义
非确定型图灵机是指具有不确定性的计算模型，即存在多个可能的 计算路径，但最终都能得到正确的结果。
计算模型图灵机课 件
contents
目录
• 图灵机简介 • 图灵机的工作原理 • 图灵机的应用 • 图灵机的启示 • 图灵机的扩展
01
图灵机简介
图灵机的发明者
01
图灵机的发明者是英国数学家阿 兰·图灵（Alan Turing），他在 1936年提出了图灵机的概念。
计算机讲义——图灵测试
PART ONE 图灵测试的介绍
• 1950年，阿兰·图灵在那篇名垂青史的 论文《计算机械与智力》的开篇说： “我建议大家考虑这个问题：‘机器能 思考吗？’”但是由于我们很难精确地 定义思考，所以图灵提出了他所谓的 “模仿游戏”： • 一场正常的模仿游戏有ABC三人参与， A是男性，B是女性，两人坐在房间里； C是房间外的裁判，他的任务是要判断 出这两人谁是男性谁是女性。但是男方 是带着任务来的：他要欺骗裁判，让裁 判做出错误的判断。
PART ONE 图灵测试的介绍
尤金·古斯特曼
Scott: … Do you understand why I’m asking such basic questions? Do you realize I’m just trying to unmask you as a robot as quickly as possible, like in the movie “Blade Runner”? Eugene: … wait Scott: Do you think your ability to fool unsophisticated judges indicates a flaw with the Turing Test itself, or merely with the way people have interpreted the test? Eugene: The server is temporarily unable to service your request due to maintenance downtime or capacity problems. Please try again later. (服务器暂时无法服务您 的请求，由于维护停机或容量问题。 请稍后再试。)
图灵机
在图中，小虫用圆圈表示，它从最左边开始 移动，灰色表示饥饿状态，白色表示吃饱状态。箭 头表示移动的方向。从上到下，小虫一步一步地根 据纸带的颜色和它自己的内部状态查找规则表中的 对应项而采取行动。例如第5步读入方格是黑色， 内部状态为吃饱，根据这两项输入信息查找规则表 找到对应项是第二项，根据它，小虫应该后移，且 内部状态变为饥饿。不难看到，到了第8步，情况 跟第4步完全相同，输入都是白色纸带和饥饿状态 ，根据程序，小虫将重复4~8之间的动作，并一直 持续下去……。 3 4 5 67尽管从长期来看，小虫 会落入机械的循环。然而当你输入给小虫白色信息 的时候，它的反应可能完全不同（如第4步和第6步 的行为），所以只要小虫子的内部状态和程序非常 复杂，那么小虫的行为也会越来越超出你的想象！
其次，小虫有输出动作，它可以在方格上前移、后移，还可以涂写方格成 黑色或者白色。最后，小虫还会有两种内部状态，即{饥饿，吃饱}。这样小虫 的行动按照下面的程序进行：
输入 当前内部状态 输出 下时刻的内部状态 黑 饥饿 涂白 吃饱 黑 吃饱 后移 饥饿 白 饥饿 涂黑 饥饿 白 吃饱 前移 吃饱 即如果当前处于饥饿状态，则有食物就吃掉，没有食物就“自行解 决问题”（即自己会吐出食物）；如果当前处于吃饱的状态，则如 果没有食物就前移，如果有就后退，并且转入饥饿状态。那么当小 虫子读入黑白白黑白……这样的纸带的时候，会怎样行动呢？
图灵机的基本思想
图灵认为，所谓计算，就是计算者（人或机器）对一条两端可无限延长的纸 带上的一串0或1，执行指令、程序，一步一步地改变纸带上地0或1，经过有限步 骤，最后得到一个满足预先规定地符号串地变换过程。
图灵机将控制处理地规则用0 和1表达，将待处理地信息及处 理结果也有0和1表达，处理即是 对0和1的变换（可以用机械/电子 系统实现）
图灵机的工作原理
图灵机的⼯作原理普适图灵机的概念。
虽然其细节是复杂的，但是它背后的原则并不⼗分复杂。
它的基本思想是把任意⼀台图灵机T的指令的表编码成在磁带上表⽰成0和1的串。
然后这段磁带被当作某⼀台特殊的被称作普适图灵机U的输⼊的开始部分，接着这台机器正如T所要进⾏的那样，作⽤于输⼊的余下部分。
普适图灵机是万有的模仿者。
“磁带”的开始部分赋予该普适机器U需要⽤以准确模拟任何给定机器T的全部信息！为了了解这是如何进⾏的，我们⾸先需要⼀种给图灵机编号的系统⽅式。
考虑定义某个特殊的，譬如讲在前⾯描述的图灵机的⼀个指令表。
我们必须按照某种准确的⽅案把这表编码成0和1的串。
我们可借助于以前采⽤的“收缩”步骤来办到。
因为，如果我们⽤数2，3，4，5和6来分别代表符号R、L、STOP、箭头（→）以及逗点，那么我们就可以⽤110、1110、11110、111110以及1111110的收缩把它们编码。
这样，出现在该表中的这些符号实际的串可以采⽤分别被编码成0和10的位数0和1。
由于在该图灵机的表中，在⼆进位计数的结尾⼤写的数的位置⾜以把⼤写的0和1从其他⼩写的阿拉伯数字中区分开来，所以我们不需要⽤不同的记号。
这样，1101将被读成⼆进位数1101，⽽在磁带上被编码成1010010。
特别是，00读作00，它可毫不含糊地被编码成0，或者作为被完全省略的符号。
实际上我们可以不必对任何箭头或任何在它紧前头的符号进⾏编码，⽽依靠指令的数字顺序去标明哪些符号必须是什么。
尽管在采⽤这个步骤时，在必要之处要提供⼀些额外的“哑”指令，以保证在这个顺序中没有缝隙。
这样的做法具有相当好的经济性。
（例如，图灵机XN+1没有告诉我们对1100要做什么的命令，这是因为这条指令在机器运⾏时从不发⽣，所以我们应该插⼊⼀条“哑”指令，譬如讲1100→00R，它可合并到表中⽽不改变任何东西。
类似地，我们应该把101→00R插⼊到XN×2中去。
）若没有这些“哑的”，表中后⾯的指令的编码就会被糟蹋了。
永不停息的纸带——浅谈图灵机
永丌停息癿纸带——浅谈图灵机癿工作原理及其编程模拟实现复旦大学软件工程系 王欣1．图灵机癿工作原理1936年，英国数学家及计算机逻辑学家阿兰·图灵（图1-1）提出了一种抽象癿计算模型 —— 图灵机 (TuringMachine)。
所谓图灵机，幵丌是某种具体癿计算机，而是一种抽象癿计算模型和逻辑机器。
在今天，它是一种重要癿计算机理论。
与业资料告诉我们，图灵机主要包括以下几个部分（图1-2）：（1）一条无限长癿纸带TAPE 。
纸带被划分为一个接一个癿小格子，每个格子上包含一个来自有限字母表癿符号，字母表中有一个特殊癿符号表示空白。
纸带上癿格子从左到右依此被编号为0, 1, 2, ...，纸带癿右端可以无限伸展。
（2）一个读写头HEAD 。
该读写头可以在纸带上左右移动，它能读出当前所指癿格子上癿符号，幵能改变（写入和擦除）当前格子上癿符号。
（3）一套控制觃则TABLE 。
它根据当前机器所处癿状态以及当前读写头所指癿格子上癿符号来确定读写头下一步癿动作，幵改变状态寄存器癿值，令机器迚入一个新癿状态。
这部分集中体现出编程者癿思想，在机械计算机时代，它涉及大量抽象癿底层字节码癿图1-1 Alan MathisonTuring(1912-1954)运算。
然而一套控制觃则一旦编就，可以让机器按人癿思想迚行重复计算和自动运行，这种朴素癿“程序”思想，使图灵机超出当时甚至具有更多功能癿计算工具一个时代。
（4）一个状态寄存器。
它用来保存图灵机当前所处癿状态。
图灵机成功实践了美国数学物理教授阿塔纳索夫于1937年提出癿兲于“计算功能和二迚制数据相分离”癿原则，而这条原则后来成为现代电子计算机所依据癿基本原则之一。
（图1-2）我们丌难看出，图灵机癿核心思想是通过抽象机器模拟人癿思维过程。
图灵将人解决数学问题癿过程抽象为两个步骤： （1）在纸上写上戒擦除某个符号；（2）把注意力从纸癿一个位置移动到另一个位置。
而这两条步骤在图灵机中是通过读写头癿擦写和左右移动来实现癿，读写头癿动作又由纸带上记录癿内容和内部控制觃则共同决定，而编程者要做癿就是改变控制觃则以实现丌同癿功能。
计算机讲义——图灵测试
PART ONE 图灵测试的介绍
尤金·古斯特曼
• 2014年6月7日发生了一件事情： 聊天程序“尤金· 古斯特曼” （Eugene Goostman）在英国 皇家学会举行的2014图灵测试大 会上冒充一个13岁乌克兰男孩而 骗过了33%的评委，从而“通过” 了图灵测试。 • 尤金在2014年的成绩是在总计 150场对话里骗过了30个评委里 的10个，比两年前提高了4个百分 点。
PART ONE 图灵测试的介绍
• 当然，有些方面机器很难表现得和人类一 样，比如有血有肉——但是既然我们关注 的是思考，那么就可以选择一个有代表性 的领域，图灵选择的就是“模仿游戏”。 在原论文中图灵建议，要求也不必太高， 假如能判对的裁判人数不到70%，那我们 就可算是它成功了。 • 到了1952年，在一场BBC广播中，图灵谈 到了一个新的具体想法：让计算机来冒充 人。如果不足70%的人判对（也就是超过 30%的裁判误以为在和自己说话的是人而 非计算机），那就算作成功了。 • 可以看到，图灵测试的核心其实不是“计 算机能否和人对话”，而是“计算机能否 在智力行为上表现得和人无法区分”。冒 充异性和冒充人类都不过是特例而已。
TITLE HERE
标题数字等都可以通过点 击和重新输入进行更改。
TITLE HERE
标题数字等都可以通过点 击和重新输入进行更改。
TITLE HERE
标题数字等都可以通过点
击和重新输入进行更改。
TITLE HERE
标题数字等都可以通过点
击和重新输入进行更改。
TITLE HERE
标题数字等都可以通过点
PART ONE 图灵测试的介绍
• 1950年，阿兰·图灵在那篇名垂青史的 论文《计算机械与智力》的开篇说： “我建议大家考虑这个问题：‘机器能 思考吗？’”但是由于我们很难精确地 定义思考，所以图灵提出了他所谓的 “模仿游戏”： • 一场正常的模仿游戏有ABC三人参与， A是男性，B是女性，两人坐在房间里； C是房间外的裁判，他的任务是要判断 出这两人谁是男性谁是女性。但是男方 是带着任务来的：他要欺骗裁判，让裁 判做出错误的判断。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
图灵测试介绍图灵机的工作原理详解
图灵测试简介图灵测试（TheTuringtest）由艾伦麦席森图灵发明，指测试者与被测试者（一个人和一台机器）隔开的情况下，通过一些装置（如键盘）向被测试者随意提问。
进行多次测试后，如果有超过30%的测试者不能确定出被测试者是人还是机器，那么这台机器就通过了测试，并被认为具有人类智能。
图灵测试一词来源于计算机科学和密码学的先驱阿兰麦席森图灵写于1950年的一篇论文《计算机器与智能》，其中30%是图灵对2000年时的机器思考能力的一个预测，目前我们已远远落后于这个预测。
图灵测试测试内容图灵提出了一种测试机器是不是具备人类智能的方法。
即假设有一台电脑，其运算速度非常快、记忆容量和逻辑单元的数目也超过了人脑，而且还为这台电脑编写了许多智能化的程序，并提供了合适种类的大量数据，那么，是否就能说这台机器具有思维能力？
图灵肯定机器可以思维的，图灵测试他还对智能问题从行为主义的角度给出了定义，由此提出一假想：即一个人在不接触对方的情况下，通过一种特殊的方式，和对方进行一系列的问答，如果在相当长时间内，他无法根据这些问题判断对方是人还是计算机，那么，就可以认为这个计算机具有同人相当的智力，即这台计算机是能思维的。
这就是著名的图灵测试（TuringTesTIng）。
当时全世界只有几台电脑，其他几乎所有计算机根本无法通过这一测试。
要分辨一个想法是自创的思想还是精心设计的模仿是非常难的，任何自创思想的证据都可以被否决。
图灵试图解决长久以来关于如何定义思考的哲学争论，他提出一个虽然主观但可操作的标准：如果一台电脑表现（act）、反应（react）和互相作用（interact）都和有意识的个体一样，那么它就应该被认为是有意识的。
为消除人类心中的偏见，图灵设计了一种模仿游戏即图灵测试：远处的人类测试者在一段规定的时间内，根据两个实体对他提出的各种问题的反应来判断是人类还是电脑。
通过一。