神算子图灵（四）图灵与图灵机
1936年，图灵发表了论文《论可计算数及其在判定问题上的应用》，该文运用构造机器模型的方式，对哥德尔有关计算极限的论证进行了深入诠释。佩措尔德在其著作《图灵的秘密：他的生平、思想及论文解读》中，通过详尽的注解与背景分析，清晰地梳理了图灵设计图灵机的思考过程，并进一步论述了计算机的原始逻辑。
我最近正在研读这本书，虽然还未完全读完，但想尝试通俗地为大家解读其中关于图灵机的部分内容。
在论文中，图灵受打印机模型和人类纸笔计算过程的启发，构思出了一种抽象的数学机器，这台机器后来被人们命名为“图灵机”。图灵设想的这个设备包含四个核心部件：
1、一条无限长的纸带，被划分成若干小格，用于存储各种符号。
2、一个状态表，该表包含一个有限的指令集，并能判断读写操作是否已完成。
3、一个能在纸带上进行读写操作的笔头。
4、一套控制笔头动作的规则，具体如下：
- 笔头可以在当前格子内写入、保留或清除符号。
- 笔头能够更改当前状态或选择保持状态不变。
- 笔头每次最多移动一格，可以左移、右移或保持不动。
- 笔头能够识别当前格子内的符号。
通过这四个部件的协同工作，图灵设想这台机器在工作时，笔头会从纸带的某个方格中读取信息作为输入，然后根据状态表查询当前对应的指令，最后根据指令进行计算，并将结果输出到纸带的格子上。在这个基础上，图灵进一步证明了“任何可以用算法描述的问题，都可以用图灵机来解决”。
以上是对图灵机的简要描述。从中我们可以看出，图灵机已经蕴含了完整的输入-执行-输出的计算机操作流程。从本质上讲，图灵机就是计算机原理的最初雏形。
自此，计算机的发明有了坚实的理论基础。而我们今天所熟知的冯·诺依曼计算机体系结构，也是基于图灵机原理而创建的。
图灵机by DALL-E-3
