¿Qué es una máquina de Turing?

Una máquina de Turing es una construcción filosófica de cómo podría funcionar una computadora, inventada en 1936 por Alan Turing, un famoso matemático y lógico inglés del siglo XX. Las ideas detrás de la máquina de Turing son la base de todos los sistemas modernos de software y hardware de computadoras que existen a partir de 2011, aunque los conceptos reales que creó Turing nunca se utilizaron para construir un dispositivo real en ese momento, y se inventaron antes de que existieran las computadoras digitales. forma real Los principios sobre los que funciona una máquina de Turing incluyen un conjunto de controles para los datos de entrada y salida, la máquina para procesar los datos de alguna forma y un conjunto de reglas establecidas sobre cómo la máquina procesa estos datos.

El genio detrás del descubrimiento de Alan Turing fue que cualquier grupo consistente de símbolos que represente información significativa, como símbolos matemáticos o letras que comprendan un lenguaje, podría ser procesado mecánicamente por una máquina si se le da un conjunto adecuado de reglas para su procesamiento. Esto daría como resultado la creación de dispositivos mecánicos a los que se les podrían hacer preguntas lógicas para problemas complejos y obtener rápidamente respuestas imparciales. La máquina de Turing fue un precursor a este respecto de un algoritmo informático, que es una lista compilada de instrucciones informáticas de las que dependen las unidades centrales de procesamiento (CPU) para funcionar a partir de 2011.

El diseño de la máquina de Turing era simplista para los estándares informáticos modernos del siglo XXI, y su función física no era práctica en cuanto a su implementación, pero las ideas sobre las que se construyó tenían una base sólida. La máquina consistía en una cinta o cinta con símbolos impresos, que podían leerse con la cabeza cuando se pasaba la cinta. A medida que se leían los símbolos, invocarían ciertos estados en la máquina, lo que dirigiría el movimiento de la cinta y afectaría los valores de salida producidos por la máquina. Lo análogo a los sistemas informáticos modernos de 2011 sería que la cinta representa un código o algoritmo de software, el lector es la CPU y la salida sería sistemas de visualización y transmisión como monitores, altavoces e impresoras, tráfico de red y más.

Las ideas detrás de la máquina Turing fueron vistas como una función fundamental de realizar cualquier serie de cálculos y también podrían compararse con el funcionamiento del cerebro humano. Turing y otros de su época creían que la máquina de Turing podía adaptarse para realizar prácticamente cualquier tipo de cálculo imaginable y actuar como una máquina universal para resolver todos los problemas humanos. Sin embargo, el problema que surgió pronto con el concepto se conoce como tarpit de Turing, y se refiere al hecho de que, aunque cualquier conjunto de símbolos autoconsistente puede ser procesado por una máquina de Turing, hacer que dicha máquina produzca respuestas significativas para las preguntas se basan completamente en conjuntos de reglas de procesamiento cada vez más complejas y de varias capas.

La informática pronto encontró problemas con la forma en que los sistemas de software y hardware basados ​​en los principios de la máquina de Turing podrían atascarse en cálculos sin sentido conocidos como bucles de programa. Las limitaciones lógicas condujeron a adaptaciones en los principios de la máquina de Turing, como la de las máquinas de Turing cuánticas y probabilísticas. Una máquina de Turing probabilística utiliza la idea de que se ejecuten varias cintas simultáneamente en la máquina para producir diferentes resultados en paralelo, que luego se ponderan entre sí en función de la probabilidad de que el resultado sea probablemente más exacto. Dichas máquinas llegarían a conclusiones de manera similar a cómo funciona el software de lógica difusa en sistemas de control avanzados a partir de 2011.

Una computadora cuántica basada en el principio de la máquina de Turing tendría una cinta de longitud infinita con celdas de símbolos en un estado indeterminado perpetuo hasta su lectura. Esto proporcionaría una forma de procesamiento paralelo que sería muy superior a los procedimientos de procesamiento de datos utilizados en computadoras a partir de 2011. Las máquinas Quantum Turing ofrecen la opción de almacenar múltiples valores en celdas de memoria individuales hasta que se acceda, lo que las computadoras basadas en lógica estándar no pueden hacer.