图灵与图灵机
基本图灵机及图灵机构造技术
后一定停机. 但是 ，对不能接受的字符串，图灵机可能永不停止.（只
要M还在某个输入上运行，我们无法知道是因为运行的时间不 够长而没有被接受，还是根本就不会停机）
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图灵机举例
例1：设语言 L={an bn│n>=1}，设计图灵机接受L 。 思路：最初带上为 a a … a b b… b B B B ……
X1X2…Xi-1 q XiXi+1…Xn ├M X1X2…Xi-1Y p Xi+1…Xn ，
但有如下两个例外 ： （1）i=n时， X1X2…Xn-1q Xn ├M X1X2…Xn-1Y p B ，和 （2）i=1及 Y=B 时， q X1X2…Xn├M B p X2…Xn-1Xn.
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图灵机接受的语言
如果f（i1,i2…,ik）对所有i1,i2…,ik有定义, 那么称f是一个全递归
函数。全递归函数对应于递归语言，因为它总是被能停下来的 图灵机所计算。 所有常用的整数算术函数都是全递归函数。
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例3：设计图灵机求真减法
mn0mn
mn mn
初始带 0m 1的0
q
5
B/B,L
0 / #,R q
1
0 / X,R
q
q
2
3
X /X,R
B/B,R q
reject
B/B,R q
accept
0 /0,R
0 / X,R
q
4
X /X,R
识别 L= 0 m m=2n, n 0的图灵机
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课堂练习
设计一个状态数不超过3的图灵机，它能够接受语 言L=a(a+b)* ，若假定T={a,b},两个状态的图灵机 能否接受该语言？
图灵测试介绍 图灵机的工作原理详解
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。
图灵与图灵机
图灵与图灵机阿兰〃麦席森〃图灵Alan Mathison Turing ，6月23日生于英国伦敦。
是英国著名的数学家和逻辑学家，被称为计算机科学之父、人工智能之父，是计算机逻辑的奠基者，提出了“图灵机”和“图灵测试”等重要概念。
人们为纪念其在计算机领域的卓越贡献而设立“图灵奖”。
中文名：阿兰〃麦席森〃图灵外文名：Alan Mathison Turing 国籍：英国民族：英格兰出生地：英国伦敦出生日期：1912年6月23日逝世日期：1954年6月7日职业：数学家及计算机逻辑学家毕业院校：剑桥大学国王学院信仰：科学主要成就：提出“图灵机”概念提出“图灵测试”概念开创非线性力学破解德国密码系统Enigma代表作品：《论数字计算在决断难题中的应用》，《机器能思考吗？》阿兰〃麦席森〃图灵阿兰〃麦席森〃图灵阿兰〃麦席森〃图灵随着时代的进步，英国的法律不再视同性恋为违法行为并开始允许同性伴侣民事结合。
在这一大环境下，2009年9月10日，英国当时的首相戈登.布朗正式代表英国政府向图灵因为同性恋被定罪并导致其自杀公开道歉，阿兰〃麦席森〃图灵正式获得平反。
阿兰〃麦席森〃图灵1948年，应邀加入英国曼彻斯特大学从事研究工作，担任曼彻斯特大学计算实验室副主任。
1949年，成为世界上第一位把计算机实际用于数学研究的科学家。
1950年，发表论文“计算机器与智能”，为后来的人工智能科学提供了开创性的构思。
提出著名的“图灵测试”理论。
1951年，从事生物的非线性理论研究。
年仅39岁的图灵，被选为英国皇家学会会员。
1952年，在当年保守和冷战的时代，当警察得知图灵与同性朋友密切交往的消息之后，同性恋倾向的图灵被逮捕入狱。
在法庭审判过程中，图灵明确告知人们，他认为自己没有做错什么事。
在那个观念相对保守的年代，为了避免被判刑入狱，图灵被迫选择了为期一年的雌性激素注射的所谓“治疗”，才得以重新返回研究工作。
1953年-1954年，继续在生物和物理学等方面的研究。
图灵测试和图灵机论文
图灵测试和图灵机学院计算机科学与技术学院班级零八级计算机科学与技术（师范）姓名刘时辰学号 20081201052摘要：图灵测试（又称“图灵判断”）是图灵提出的一个关于机器人的著名判断原则。
所谓图灵测试是一种测试机器是不是具备人类智能的方法。
被测试的有一个人，另一个是声称自己有人类智力的机器。
一种测试机器是不是具备人类智能的方法。
关键字：人工智能图灵测试图灵机阿兰.图灵正文：1图灵测试1.1 如果说现在有一台电脑，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，使这台电脑能够做一些人性化的事情，如简单地听或说。
回答某些问题等。
那么，我们是否就能说这台机器具有思维能力了呢?或者说，我们怎样才能判断一台机器是否具存了思维能力呢?为了检验一台机器是否能合情理地被说成在思想，人工智能的始祖阿兰·图灵提出了一种称作图灵试验的方法。
此原则说：被测试的有一个人，另一个是声称自己有人类智力的机器。
测试时，测试人与被测试人是分开的，测试人只有通过一些装置（如键盘）向被测试人问一些问题，这些问题随便是什么问题都可以。
问过一些问题后，如果测试人能够正确地分出谁是人谁是机器，那机器就没有通过图灵测试，如果测试人没有分出谁是机器谁是人，那这个机器就是有人类智能的。
目前还没有一台机器能够通过图灵测试，也就是说，计算机的智力与人类相比还差得远呢。
比如自动聊天机器人。
同时图灵试验还存在一个问题，如果一个机器具备了“类智能”运算能力，那么通过图灵试验的时间会延长，那么多长时间合适呢，这也是后继科研人员正在研究的问题1.2 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。
alan turing 在1937年提出了通用计算设备的思想,建立了图灵机模型.
图灵机是现代计算机诞生的源头ALan Turing（阿兰.图灵）在1937年首次提出了一个通用计算机设备的设想。
他设想所有的计算都可能在一种特殊的机器上执行，这就是现在所说的图灵机.尽管图灵对这样一种机器进行了数学上的描述，但他还是更有兴趣关注计算的哲学定义，而不是建造一台真实的机器，他将该模型建立在人们计算过程的行为上，并将这些行为抽象到用于计算的机器的模型中，这才真正改变了世界。
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。
图灵机的结构包括以下几个部分1 ，一条无限长的纸带（tape），纸带被分成一个个相邻的格子（square）每个格子都可以写上至多一个字符（symbol）。
2 ，一个字符表（alphabet），即字符的集合，它包含纸带上可能出现的所有字符。
其中包含一个特殊的空白字符（blank），意思是此格子没有任何字符。
3 ，一个读写头（head），可理解为指向其中一个格子的指针。
它可以读取/擦除/写入当前格子的内容，此外也可以每次向左/右移动一个格子。
4 ，一个状态寄存器（state register），它追踪着每一步运算过程中，整个机器所处的状态（运行/终止）。
当这个状态从运行变为终止，则运算结束，机器停机并交回控制权。
如果你了解有限状态机，它便对应着有限状态机里的状态。
5，一个有限的指令集（instructions table），它记录着读写头在特定情况下应该执行的行为。
可以想象读写头随身有一本操作指南，里面记录着很多条类似于“当你身处编号53的格子并看到其内容为0时，擦除，改写为1，并向右移一格。
此外，令下一状态为运行。
《图灵和图灵机模型》课件
软件实现与图灵机对比
探讨现代计算机软件开发与图灵机的关系和相互影 响。
总结
1 图灵机的强大性能
总结图灵机的强大计算能力和广泛应用。
2 图灵机在计算机科学中的地位与应用
强调图灵机在计算机科学领域的重要地位和 深远影响。
图灵机的运行方式
解释图灵机的工作方式和运行过程。
图灵完备性
1
什么是图灵完备性
解释图灵完备性的概念，以及与计算能力的关系。
Hale Waihona Puke 2为什么图灵机是图灵完备的
阐述图灵机具有图灵完备性的原因和特点。
3
图灵完备性的应用
介绍图灵完备性在计算机科学中的重要应用。
现代计算机的实现
硬件实现与图灵机对比
比较现代计算机硬件与图灵机的异同，分析其优势 和局限。
《图灵和图灵机模型》 PPT课件
图灵与图灵机模型是计算机科学中重要的概念。本课件将介绍图灵的贡献、 图灵机的概念及其运行方式、图灵完备性以及现代计算机与图灵机的对比等 内容。
概述
1 图灵的贡献
介绍图灵对计算机科学的贡献和影响。
2 图灵机的概念
解释图灵机的概念及其基本组成。
图灵机模型
图灵机的组成
详细描述图灵机的组成部分，包括输入、输出、控制单元等。
6种计算模型
6种计算模型计算模型是计算机科学中的一个重要概念，它是描述计算过程的数学模型。
在计算机科学中，有许多种不同的计算模型，每种模型都有自己的特点和适用范围。
在本文中，我们将介绍6种常见的计算模型。
1.有限自动机：有限自动机是一种描述有限状态机的计算模型。
它由一组有限状态、一组输入符号和一组状态转移函数组成。
有限自动机适用于描述简单的计算过程，如正则表达式匹配和字符串处理等。
2.图灵机：图灵机是由英国数学家艾伦·图灵提出的一种抽象计算模型。
图灵机包括一个无限长的纸带和一个可以读写移动的头部。
图灵机可以模拟任何计算过程，因此被认为是一种通用的计算模型。
mbda演算：Lambda演算是一种基于函数定义的计算模型。
它使用匿名函数和函数应用来描述计算过程。
Lambda演算是函数式编程语言的理论基础，它具有优雅简洁的数学形式。
4.递归函数：递归函数是一种递归定义的计算模型。
它使用函数自身的调用来描述计算过程，递归函数适用于描述递归结构的计算问题，如树形结构的遍历和分治算法等。
5.数据流模型：数据流模型是一种描述并行计算的计算模型。
它使用数据流图来描述计算过程，将计算分解成一系列数据流操作。
数据流模型适用于描述流式计算和并行计算等。
6.并发模型：并发模型是一种描述并发计算的计算模型。
它使用并发控制结构来描述计算过程，将计算分解成多个并发执行的任务。
并发模型适用于描述多任务调度和并发通信等。
这些计算模型各具特点，在不同的计算问题中有不同的应用。
了解和掌握这些计算模型有助于我们更好地理解计算过程和设计高效的算法。
希望本文对你有所帮助。
图灵机——计算机的理论模型
设a 为十进制数11
机器状态=S0
当前位置
图灵机磁带
图灵机计算思想
• 图灵机的功能根据输入编码的不同而变化 • 程序和数据同等看待 • 图灵机可以将程序先保存到存储带上，按照程序一步一步
运行直到给出结果，结果也保存到存储带上。
图灵机不是一种具体的机器，而是一种理论模型，可 用来指导制造一种十分简单但运算能力极强的计算装置，使 得这种机器能够对任何“可计算”的函数进行有效的计算， 在有限步内求出函数的计算结果。
图灵与图灵机模型
图灵是现代计算机理论模型 的提出者。
图灵的贡献主要有两个： • 建立了图灵机模型 • 提出了图灵测试、阐述了机器
智能的概念。
英国科学家阿兰.图灵 （1912-1954）
图灵证明，只有图灵机能解决的 计算问题，实际计算机才能解决。
“图灵奖”是美国计算机协会于1966年设立的。
什么是图灵机？ 图灵机由一条无限长的纸带、读/写头及控制
①Si 表示机器当前的状态； ②X 表示机器从方格中读入的内容，也即当前内容； ③Y 表示机器用来代替X 写入方格中的内容；
④L、R、N 分别表示左移一格、右移一格和不移动；
⑤Sj 表示机器下一步的状态。
图灵机——计算机的理论模型
图灵机的计算开始于初始状态，设为S0，终止于停止（HALT）状态，设为SH。 例: 设计能够实现“a+1”运算的图灵机，计算完成后要求读写头回到原位。
图灵机模型理论是计算学科最核心的理论之一，图灵机 模型是算法分析和程序语言设计的基础，为计算机设计指明 了方向。
器构成。
图灵机模型
控制器内包括控制规则表，它能够通过读/写头对纸带上 的符号进行读或写，读写头可以在纸带上左右移动。
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图灵与图灵机
不少人梦寐以求的国际计算机的最高奖项——图灵奖，为何它如此幸运，真是说来话长。
阿兰·图灵（Alan Turing），1912年6月23日出生于英国伦敦，他被认为成二十世纪最著名的数学家之一，谁也没有想到他的名字会和计算机产业挂钩。
20世纪的数学界正在热烈的讨论本世纪最伟大的科学发现之一——昆特·哥德尔的不完全性定理，在那以前，数学家们总认为，一个数学问题虽然要找到答案也许会很困难，但理论上总有一个确定的答案，一个数学命题，要么是真的，要么是假的。
而哥德尔的不完全定理指出：在一个稍微复杂一点的数学公理系统中，总存在那样的命题，我们既不能证明它是真的，也不能证明它是假的。
数学家们大吃一惊，发现以往大家认为绝对严密的数学中，原来有令人如此不安的不确定性。
每个逻辑学家都在苦苦思索，试图为陷入了危机的数学找到一条出路，这些逻辑学家包括当时在剑桥的贝特朗·罗素( Bertrand Russell ) 、阿尔弗雷德·怀特海（Alfred Whitehead）、路德维格·维特斯根坦( Ludwig Wittgenstein) 等著名的逻辑学家。
这时的图灵正在剑桥求学，他也同样为此问题陷入了困境。
1936年，图灵作出了他一生最重要的科学贡献，他在其著名的论文《论可计算数在判定问题中的应用（On Computer numbers with an Application to the Entscheidungs -problem）》一文中，以布尔代数为基础，将逻辑中的任意命题（即可用数学符号）用一种通用的机器来表示和完成，并能按照一定的规则推导出结论。
这篇论文被誉为现代计算机原理开山之作,它描述了一种假想的可实现通用计算的机器，后人称之为“图灵机”。
图灵的基本思想是用机器来模拟人们用纸笔进行数学运算的过程，他把这样的过程看作下列两种简单的动作：
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(a)此人当前所关注的纸上某个位置的符号和(b)此人当前思维的状态。
为了模拟人的这种运算过程，图灵构造出一台假想的机器，该机器由以下几个部分组成：
（1）一条无限长的纸带。
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。
（2）一个读写头。
该读写头可以在纸带上左右移动，它能读出当前所指的格子上的符号，并能改变当前格子上的符号。
（3）一个状态寄存器。
它用来保存图灵机当前所处的状态。
图灵机的所有可能状态的数目是有限的，并且有一个特殊的状态，称为停机状态。
（4）一套控制规则。
它根据当前机器所处的状态以及当前读写头所指的格子上的符号来确定读写头下一步的动作，并改变状态寄存器的值，令机器进入一个新的状态。
注意这个机器的每一部分都是有限的，但它有一个潜在的无限长的纸带，因此这种机器只是一个理想的设备。
图灵认为这样的一台机器就能模拟人类所能进行的任何计算过程。
1945年，图灵被调往英国国家物理研究所工作。
他结合自己多年的理论研究和战时制造密码破译机的经验，起草了一份关于研制自动计算机器（ACE：Automatic Computer Engine ）的报告，以期实现他曾提出的通用计算机的设计思想。
通过长期研究和深入思考，图灵预言，总有一天计算机可通过编程获得能与人类竞争的智能。
1950年10月，图灵发表了题为《机器能思考吗？》的论文，在计算机科学界引起巨大震撼，为人工智能学的创立奠定了基础。
同年，图灵花费4万英镑，用了约800个电子管的ACE样机研制成功，它的存储容量比爱尼亚克大了许多。
在公开演示会上，被认为是当时世界上速度最快、功能最强的计算机之一。
图灵还设计了著名的“模仿游戏试验”，后人称之为“图灵测试”。
该实验把被提问的一个人和一台计算机分别隔离在两间屋子，让提问者用人和计算机都能接受的方式来进行问答测试。
如果提问者分不清回答者是人还是机器，那就证明计算机已具备人的智能（1993年美国波士顿计算机博物馆举行的著名的“图灵测试”充分验证了图灵的预言）。
这让我想起前几年IBM公司研制的计算机“深蓝”与国际象棋世界冠军卡斯帕罗夫进行的那场人机大战，最终以“深蓝”战胜卡斯帕罗夫而宣告结束，让我们不得不佩服图灵的天才预言。
现代计算机之父冯·诺依曼生前曾多次谦虚地说：如果不考虑巴贝奇等人早先提出的有关思想，现代计算机的概念当属于阿兰·图灵。
冯·诺依曼能把“计算机之父”的桂冠戴在比自己小10岁的图灵头上，足见图灵对计算机科学影响之巨大。
毒液浸透苹果，如睡之死渗入……
身为一名数学家, 图灵模型研制计算机的梦想在第二次世界大战的爆发中粉碎。
当时，德国法西斯正对英伦三岛狂轰滥炸，图灵的祖国危在旦夕,怀着一腔报国热情，图灵前往英国外交部承担“超级机密”研究工作，即主持对德军通讯密码的破译工作。
图灵便和历史
上著名的布莱奇利公园以及加密电子机械装置ENIGMA联系在了一起。
ENIGMA是德国发明家亚瑟.谢尔比乌斯（Arthur Scherbius）发明的一种加密电子器,它被证明是有史以来最可靠的加密系统之一，二战期间它开始被德军大量用于铁路、企业当中。
英国第40局（英国政府负责破译密码的间谍机构）开始恐慌，因为出现了大量他们无法破译的电文。
在整整13年里，英国人和法国人都认为ENIGMA是不可破译的。
针对这一情况，40局新设了它的机构——英国政府代码及加密学校（GC&CS ,Government Code and Cipher School），总部坐落在白金汉郡的布莱奇利公园。
在布莱奇利公园有一大批为破译ENIGMA作出卓越贡献的人们，图灵无疑是他们当中最值得叙述的一个。
图灵发明了绰号为“炸弹”（Bombes）的解密机器，他被看成一位天才解密分析专家。
战争结束，布莱奇利公园被关闭，“炸弹”被拆毁，所有战时有关密码分析和破译的档案资料都被销毁，直到1967年波兰出版第一本关于波兰破译ENIGMA方面的书，以及1974年温特伯坦姆写的《超级机密The Ultra Secret》一书出版，人们才知道图灵在分析解密方面的贡献。
1938年迪斯尼公司著名的动画片《白雪公主和七个小矮人》上映，图灵也观看了这部影片，在后来的日子里，他的同事常常听见他哼电影中巫婆王后泡制毒苹果的台词：“毒液浸透苹果如睡之死渗入……”而图灵的一生正是在这首歌词中结束。
图灵在他生命的最后时光，没有机会看到自己被当作一个解密英雄来尊敬，相反，由于他同性恋的性倾向而倍受折磨。
1952年因小偷入室行窃，图灵向警察报了案，但他却忘了向警察掩藏他和另一位男士同居的事实，同年他被警方逮捕，以“有伤风化罪”罪名遭到起诉，并被判为有罪。
而这期间，他不得不忍受报纸媒体对他案件的公开全面报道。
性倾向被公开，私生活曝光于大众，政府也取消了他情报部门的工作。
他的脾气变的躁怒不安，性格阴沉郁悒。
1954年6月8日，人们在图灵的寓所发现了他的尸体。
他在自己的住处服用沾过氰化物的苹果而自杀。
临死的前夜，也许图灵的耳边还回响着那首歌：“毒液浸透苹果如睡之死渗入……”
迄今为止，作为计算机界“诺贝尔奖”的图灵奖已走过了36个春秋。
40多位图灵奖得主均对计算机科学与技术的发展创新做出了杰出贡献。
他们在珍惜自己所获崇高荣誉的同时，也深切怀念阿兰·图灵这位在计算机创新史上永放光芒的先驱。