图灵与图灵机

有关图灵的名词解释谈及计算机科学史上最重要的人物，图灵（Alan Turing）无疑是一个不可忽视的名字。

他将计算机科学带入了一个新的纪元，开创了许多重要的概念和理论。

本文将解释和探讨与图灵相关的几个重要名词。

1. 图灵机（Turing Machine）图灵机被认为是计算机科学的奠基之石。

它是一种理论计算机模型，由图灵于1936年提出。

图灵机包括一个无限长的纸带和一种移动的读写头。

纸带上划分成了一系列的格子，每个格子上可以写入一个符号。

读写头可以在纸带上进行读取、写入和移动操作。

图灵机的规则包括一个状态表，定义了读写头在纸带上移动的方式和每次移动后需要执行的操作。

图灵机是一种抽象的、理论上的计算机模型，可以模拟任何其他的计算机或计算过程。

2. 图灵完备性（Turing Completeness）图灵完备性是指一种计算系统具备与图灵机等价的计算能力。

如果一个计算系统具备图灵完备性，那么它可以模拟图灵机，也就是说，可以执行任何图灵机能执行的计算任务。

图灵完备性是计算机科学中的一个重要概念，用于评估和比较不同计算系统的能力。

3. 图灵测试（Turing Test）图灵测试是图灵于1950年提出的一个概念性测试，用于评估机器是否具备智能。

在图灵测试中，一个人与一台机器进行文字交流，如果这个人无法确定他在与机器还是与另一个人交流，那么这台机器被认为通过了图灵测试，具备了智能。

图灵测试是人工智能领域的一个重要指标，至今仍被广泛应用于衡量机器智能水平。

4. 图灵奖（Turing Award）图灵奖是计算机科学领域最高荣誉，由美国计算机协会（ACM）每年颁发给在计算机科学领域做出杰出贡献的人士。

该奖项以图灵的名字命名，旨在纪念他对计算机科学的重要贡献。

图灵奖在计算机科学界具有极高的声望，获得该奖的人士被认为是对计算机科学做出了突出贡献的杰出人物。

5. 图灵研究所（Turing Institute）图灵研究所是一个致力于推动科学和工程领域创新的机构。

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。

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。

图灵机的原理图灵机是英国数学家图灵在1936年提出的一种抽象计算模型，它被认为是现代计算机的理论基础。

图灵机的原理是基于一种简单的操作规则，通过读写无限长的纸带来模拟各种计算过程。

这种抽象的计算模型为我们理解计算机的工作原理提供了重要的参考，下面我们将详细介绍图灵机的原理。

首先，图灵机由一个有限状态的控制器和一条无限长的纸带组成。

纸带被划分为一个个小的单元格，每个单元格上可以写上一个符号，这些符号可以是0和1，也可以是其他字符。

控制器可以根据当前状态和纸带上的符号来决定下一步的操作，包括移动纸带、改变符号和改变状态等。

其次，图灵机的计算过程可以用一系列的状态转换来描述。

当图灵机处于某个状态并读取到某个符号时，它会根据预先设定的转移函数来确定下一步的状态和动作。

这种状态转换的过程可以无限进行下去，直到图灵机进入停机状态或者产生无限长的计算结果。

接着，图灵机可以模拟任何可以被计算的问题。

这是因为图灵机的操作规则是非常简单和通用的，它可以进行有限状态的计算、存储和读写操作。

通过适当的编程，图灵机可以模拟各种算法和计算过程，包括数学运算、逻辑推理、字符串处理等。

此外，图灵机的原理也揭示了计算的本质。

它表明任何计算过程都可以被抽象为一系列简单的状态转换和符号操作，而这些操作可以用一个通用的计算模型来实现。

这种抽象的计算模型为我们理解计算机的工作原理提供了重要的参考，也为计算理论的发展提供了重要的基础。

最后，图灵机的原理对计算机科学和人工智能领域产生了深远的影响。

它不仅为计算机的设计和实现提供了理论指导，也为人工智能的发展提供了重要的参考。

图灵机的原理启发了许多计算模型和算法的设计，也为人工智能的研究提供了理论基础。

总之，图灵机的原理是计算机科学的重要基础之一，它为我们理解计算的本质和计算机的工作原理提供了重要的参考。

通过对图灵机的原理进行深入的研究和理解，我们可以更好地掌握计算机科学的核心概念，也为未来计算机技术和人工智能的发展提供重要的思想支持。

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）

图灵计算机科学之父与图灵机在计算机科学的浩瀚星空中，有一颗璀璨的巨星永远闪耀着，那就是阿兰·麦席森·图灵（Alan Mathison Turing）。

他被誉为“计算机科学之父”，其提出的图灵机概念为现代计算机的发展奠定了坚实的理论基础。

图灵的一生充满了传奇色彩。

他出生于 1912 年的英国伦敦，从小就展现出了非凡的智慧和对数学的浓厚兴趣。

在剑桥大学国王学院求学期间，他的才华得到了进一步的展现和培养。

图灵机的构想是图灵在理论研究中的一项伟大创举。

简单来说，图灵机是一种抽象的计算模型。

它由一条无限长的纸带、一个读写头和一组控制规则组成。

纸带被划分为一个个小格子，每个格子可以存储一个符号，比如 0 或 1。

读写头可以在纸带上左右移动，并读取或写入符号。

而控制规则则决定了读写头在不同情况下的动作。

图灵机的意义在于它以一种极其简单而又强大的方式描述了计算的本质。

在那个时代，人们对于计算的理解还非常有限。

图灵机的出现让人们意识到，计算可以通过一系列简单的操作和规则来实现，从而为计算机的设计和发展提供了重要的理论指导。

想象一下，图灵机就像是一个极其聪明但又非常听话的“小机器人”。

你给它一系列的指令（控制规则），告诉它在看到不同的符号时应该怎么做，它就会按照你的指示在纸带上辛勤地工作，完成各种复杂的计算任务。

虽然图灵机本身是一个理论模型，无法直接变成我们日常使用的计算机，但它的思想却深深影响了后续计算机的发展。

现代计算机的体系结构，在很大程度上可以看作是图灵机的具体化和扩展。

图灵的贡献不仅仅在于提出了图灵机的概念，他在其他领域也有着卓越的成就。

在第二次世界大战期间，图灵参与了密码破译工作，为战争的胜利做出了重要贡献。

他的智慧和才华在关键时刻发挥了关键作用，帮助盟军破解了德军的密码，缩短了战争的进程，拯救了无数人的生命。

然而，图灵的一生并非一帆风顺。

在当时保守的社会环境下，他因为自己的性取向而遭受了不公正的待遇。

简述图灵机的工作原理图灵机是由英国数学家艾伦·图灵于1936年提出的一种理论计算模型，被认为是现代计算机的理论基础。

图灵机的工作原理主要包括输入、状态转换和输出三个部分。

首先，图灵机的输入是由无限长的纸带组成，纸带上被划分为一个个的格子，每个格子上可以写入符号。

图灵机的读写头可以在纸带上左右移动，读取当前格子上的符号，并根据预先设定的规则进行状态转换。

这些规则包括了读取当前符号后应该执行的动作，例如改变当前符号、移动读写头的位置，或者改变图灵机的内部状态。

通过这样的状态转换，图灵机可以模拟出各种复杂的计算过程。

其次，图灵机的状态转换是基于一系列预先设定的规则进行的。

这些规则被称为转移函数，它定义了在图灵机的当前状态和读取的符号下，应该执行的动作。

通过这些转移函数，图灵机可以在纸带上进行各种计算操作，包括加法、乘法、逻辑运算等。

这些转移函数可以根据具体的计算任务进行设计，从而使图灵机能够解决各种复杂的问题。

最后，图灵机的输出是通过读写头在纸带上写入符号来实现的。

当图灵机完成了特定的计算任务后，它会在纸带上写下最终的结果。

这个结果可以是一个数值、一个逻辑值，甚至是一个新的状态，取决于图灵机所模拟的具体计算过程。

通过这样的输出，图灵机可以完成各种复杂的计算任务，包括数学运算、逻辑推理、甚至是模拟其他计算机程序的执行过程。

总的来说，图灵机的工作原理可以概括为，通过读写头在纸带上读取和写入符号，根据预先设定的状态转换规则进行计算，最终得到所需的输出结果。

图灵机的这种工作原理被认为是计算机科学的基础，它不仅为现代计算机的设计提供了理论依据，也为计算理论和人工智能研究提供了重要的参考。

通过对图灵机工作原理的深入理解，我们可以更好地认识计算机的本质，从而推动计算机科学的发展和进步。

图灵及图灵机计算机的工作原理与硬件体系结构图灵及图灵机图灵英国科学家图灵（Alan Mathison Turing）。

他对于计算机技术的发展，有着无可替代的影响。

图灵1912年生于英国帕丁顿，1938年在美国普林斯顿大学取得数学博士学位。

二战爆发后曾协助军方破解德国的著名密码系统Enigma，帮助盟军取得了二战的胜利，所以是著名的数学家和密码学家。

1936年图灵就发表了题为“论数字计算在决断难题中的应用(On Computable Numbers, with an Application to the Entscheidungsproblem)”的论文，他给“可计算性”下了一个严格的数学定义，并提出了一个对于计算可采用的“通用机器(Universal Machine)”的概念，这就是著名的“图灵机(Turing Machine) ”的设想。

为现代计算机奠定了理论基础。

所以图灵与冯•诺伊曼机齐名，被永远载入计算机的中册图灵机(1)如图所示，它是一个采用了符号处理方式（程序）的通用计算机模型。

这个模型要解决的问题是：对于任何一种计算，使用图灵机进行计算，输出的数据仅取决于输入的数据和程序这两个因素。

也就是说，当输入数据和程序不变时，通过图灵机计算所得到的输出结果是确定的。

同样，当输入数据和程序任何一个发生变化时，输出数据就会发生相应的变化。

计算机程序输入数据输出数据图灵机模型图灵模型图灵机(2)图灵机包括以下四个部分：1.一条无限长的纸带，用于使用二进制符号来表达计算所用数据和控制规则；2.一个读写头，用于获取或者改写纸带当前位置上的符号；3.一个状态寄存器，用于保存图灵机当前所处的状态（包括停机状态）；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获取的符号，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。

⏹总结⏹一个加法的例子⏹冯诺依曼体系结构⏹硬件功能介绍及演示⏹图灵机。

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。
图灵机进行“a+1”运算的控制规则表
输入
当前状态 （Si） S0 S1 S1 S1 S2 S2 S2 S3 S3 S3 S4 当前内容 （X ） b 0 1 b 0 1 b 0 1 b 任意 重写的新内容 （Y） b 1 0 b 1 0 1 0 1 b b
输出
读写头移动方向 （L，R或N） L R L R R L L R R N R 进入的新状态 （Sj） S1 S3 S2 SH S3 S2 S4 S3 S3 SH S3
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。 纸带分成了一个个的小方格，每个方格中可以记录机器 字母表里的符号，如0或1等。

• 笔者早期也曾涉及此类研 究，提出过“可构造实数 论中若干谓词在Kleen分层 下所属的类型”（《数学 学报》1964年第四期。）
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6.怎么度量计算的能力和复杂度
• 图灵机的提出，影响深远，可以说它为以 后整个计算机科学的研究奠定了重要的理 论基础。
• 例如关于形式语言和自动机的理论和算法 复杂度的理论研究就以图灵机作为基础， 它对计算机编译系统和操作系统技术以及 应用软件的发展起着重要作用。
(L)或右移(R)一格。
12
图灵机器 演示
S ：{ql
Q：{ q1,…,qm } si,qj sk,ql, d 其中 d = H,L 或 R
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通用图灵机的概念 演示
• 存在这样的一个图灵机T，称为通用图灵机 (Universal Turing Machine ) :
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有一些对此论题的质疑
• 当然在学界也有一些对此论题的质疑， • 例如有人认为交互式机器超越了图灵机（Peter
Wegner）， • 有人认为量子计算机，生物计算机可能会超越图
灵机，但是这些意见都还没有能给出具有说服力 的论证，从而也没有为普遍学者所认可。 • 在纪念图灵诞辰100周年之际，关于是否有超越 图灵机计算能力的模型也是一个争论的热门话题。
• ENIAC是一台为各种炮火 计算弹道的专用计算机， 程序是用外接电路板输入。
• 后查证，世界上第一台专用电子计算机，1939 年爱荷华 （Iowa） 州立大学用电子管开发了Atanasoff –Berry Computer(简称ABC)，另外，二战中德国也研制了计算机。
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冯·诺伊曼的设计思想
西北大学信息科学与技术学院
“大学生IT创新教学实践”活动

计算机发展史--图灵艾伦·麦席森·图灵图灵（计算机科学之⽗）⼀般指艾伦·麦席森·图灵艾伦·麦席森·图灵（英语：Alan Mathison Turing，1912年6⽉23⽇—1954年6⽉7⽇），英国数学家、逻辑学家，被称为之⽗，之⽗。

1931年图灵进⼊国王学院，毕业后到美国攻读博⼠学位，第⼆次世界⼤战爆发后回到剑桥，后曾协助军⽅破解德国的著名密码系统，帮助盟军取得了⼆战的胜利。

1952年，英国政府对图灵的取向定罪，随后图灵接受化学阉割（雌激素注射）。

1954年6⽉7⽇，图灵吃下含有氰化物的苹果中毒⾝亡，享年41岁。

2013年12⽉24⽇，在英国司法⼤⾂克⾥斯·格雷灵的要求下，英国⼥王向图灵颁发了。

图灵对于的发展有诸多贡献，提出了⼀种⽤于判定机器是否具有智能的试验⽅法，即，⾄今，每年都有试验的⽐赛。

此外，图灵提出的著名的模型为的逻辑⼯作⽅式奠定了基础。

艾伦·图灵——如谜的解谜者《科学美国⼈》这样评价图灵性情⽭盾的⼀⽣：“个⼈⽣活隐秘⼜喜欢⼤众读物和公共⼴播，⾃信满怀⼜异常谦卑。

⼀个核⼼的悖论是，他认为电脑能够跟⼈脑并驾齐驱，但是他本⼈的个性却是率性⽽为、我⾏我素、⽆法预见，⼀点也不像机器输出来的东西。

”图灵的⼀见钟情1927年，15岁的图灵在罗斯公学遇到了克⾥斯朵夫·默卡，他⽐图灵⼤⼀岁，梦想的学校是剑桥。

因此图灵也把⽬标定为剑桥，并提前⼀年⾼考。

这个⼀见钟情式的会⾯，改变了图灵的⼀⽣，甚⾄⼈类的历史。

布雷契莱园的剑桥教授图灵有花粉过敏的⽑病，⼜拒绝使⽤脱敏药物。

于是他骑车去布雷契莱园上下班时就戴上防毒⾯具，⼗分抢眼。

由于战争时期瓷器奇缺，为了防⽌茶杯丢失，他⽤铁链把茶杯锁定在暖⽓管⼦上，成为布雷契莱园的笑谈。

内容整理年轻时期艾伦·麦席森·图灵，1912年6⽉23⽇⽣于英国伦敦。

艾伦·麦艾伦·麦席森·图灵席森·图灵少年时就表现出独特的直觉创造能⼒和对数学的爱好。

基本思想
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： 1、在纸上写上或擦除某个符号； 2、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 (1)此人当前所的纸上某个位置的符号和(2)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 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。 2、一个读写头 HEAD。该读写头可以在纸带上左右移动，它能读出当前所指的格子上的符号，并能改变当前 格子上的符号。 3、一套控制规则 TABLE。
通用
对于任意一个图灵机，因为它的描述是有限的，因此我们总可以用某种方式将其编码为字符串。我们用表示 图灵机 M的编码。
我们可以构造出一个特殊的图灵机，它接受任意一个图灵机 M的编码，然后模拟 M的运作，这样的图灵机称 为通用图灵机(Universal Turing Machine)。现代电子计算机其实就是这样一种通用图灵机的模拟，它能接受 一段描述其他图灵机的程序，并运行程序实现该程序所描述的算法。但要注意，它只是模拟，因为现实中的计算 机的存储都是有限的，所以无法跨越有限状态机的界限。经典图灵机及其许多变形识别语言的能力都是相同的， 正因为如此，图灵机可以作为计算的一般模型。另外，通用图灵机 (可编程图灵机)是存在的，通用图灵机可以 模拟任意一个图灵机，这也是将图灵机作为现代计算机的形式模型的根本原因。
工作原理
一台图灵机是一个七元组，{Q，Σ，Γ，δ，q0，qaccept，qreject}，其中 Q，Σ，Γ都是有限集合，且 满足：

图灵机♣张江(email: jakezj@)自然中的一切过程都有可能在进行计算，碰撞的小球、流动的溪水、燃烧的火焰，大自然用自己的方式处理着大量的信息。

著名的Mathematica软件发明人沃尔弗莱姆（Wolfram）甚至宣称，整个宇宙就是一台大的图灵计算机。

究竟什么是计算？什么是图灵机？计算与人类智能是怎样的关系？(一) 图灵与图灵机图灵机是计算机的理论模型，这个名字来源于它的发明人，阿兰·图灵（Alan Turing）。

图灵（1912~1954）出生于英国伦敦，19岁考入了剑桥皇家学院，22岁就当选为皇家学会会员。

1937年，他发表了论文《论可计算数及其在判定问题中的应用》，提出了图灵机模型，后来，冯诺依曼就是根据这个模型设计出历史上第一台电子计算机的。

1950年，图灵又发表了划时代的文章：《机器能思考吗？》，成为了人工智能的开山之作。

可惜的是，就在他的事业刚刚达到顶峰的时候图灵自杀了，享年仅有42岁。

为了纪念这个伟大的学者，计算机界设立了最高荣誉奖：ACM图灵奖。

言归正传，我们开始讲图灵机的概念。

你需要先认识一下它的轮廓，如右图：这个装置由下面几个部分组成：一个被划分成方格的无限长的纸带，一个读写头。

（中间那个大盒子），内部状态（盒子上的方块，比如A,B,E,H），另外，还有一个程序对这个盒子进行控制。

这个装置就是根据程序的命令以及它的内部状态进行磁带的读写、移动。

也许这里的语言太抽象、死板，那么下面，我们用一个有趣的比喻让这个冷冰冰的家伙活起来。

1.小虫的比喻我们不妨考虑这样一个问题。

假设一个小虫在地上爬，那么我们应该怎样从小虫信息处理的角度来建立它的模♣∗本篇文章介绍图灵机模型及其计算理论。

*号表示作者的推测。

型呢？首先，我们需要对小虫所在的环境进行建模。

我们不妨假设小虫所处的世界是一个无限长的纸带，这个纸带上被分成了若干小方格，而每个方格都只有黑白两种颜色。

黑色表示该方格有食物，白色就表示没有。

著名的抽象计算机模型——图灵机人类盼望用机器进行计算由来已久。

最早的自动计算机可追溯到1833年由英国数学家查尔斯·拜贝吉（CharlesBabbage）建造的分析机，它依据事先打在卡片上的指令进行操作。

它是首台通用的计算机。

现在，这台计算机被存放在伦敦科学博物馆。

但是，现代计算机的历史应从1936年算起。

那年，英国著名数学家图灵设计出抽象计算机模型——图灵机，而任何实用的现代计算机性能只是图灵机性能的等价集，或者子集。

为此，它被认为是现代计算科学之父。

艾伦·图灵（Alan Turing），1912年6月23日生于英国伦敦西部帕丁顿住宅区一个中上层的家庭里。

父亲在民间服务机构工作，经常来往于英国与印度之间。

幼小的艾伦·图灵被托付给他父亲的一位朋友。

很小的时候，图灵就显露出不同常人的天分。

他仅用了三个星期，自己学会了阅读。

他还表示出对数学难题的热衷。

六岁那年进小学，女校长马上发现了他的聪明才智，为了怕他“吃”不饱，经常将后面的课程提前教给他。

1926年，他进入中学。

开学那天，正赶上英国举行大罢工，公共交通身骑自行车，飞速穿行60英里（近100公里）赶往学校，夜间留宿中途的小饭店，最后没有误了第一天的课。

这件事在当地报纸上报道后引起轰动。

图灵的爱好是瘫痪。

年仅14岁的图灵提前一天只数学和科学，而这所开办于十六世纪的著名1931年，图灵进入剑桥大学国士学位。

1935年，凭借他在国王解决难题中的应用（OnComp 。

这纸带被分成一个个小方格，每个小方格记录单学校，其传统是文学和艺术。

校长给他父亲写信，认为图灵独自追求科学，有违学校育人的初衷，实在是浪费时间。

但是，图灵不管这些，继续在自己喜爱的学科领域中不断展示才华。

1927年，他根本没有学习过微积分的基础知识，但是硬是将十分复杂的难题解决了。

1928年，图灵年仅16岁，开始接触爱因斯坦的高深理论。

他不但掌握了这些理论，而且用爱因斯坦理论审视教科书中没有阐述清楚的牛顿运动法则。