Машина имеет
бесконечную в обе стороны ленту, разбитую на ячейки, в которых записано по
одной букве из
В каждый момент времени
(такт работы) машина находится в одном из состояний из и
«обозревает» одну ячейку ленты.
По команде где
или
или
отсутствует,
означающей, что машина в состоянии
обозревает ячейку, в
который записана буква
машина переходит в
состояние
в обозреваемой ячейке
заменяет буквой
Затем
машина переходит к обозреванию ячейки справа при
или
слева при
Если же
в
команде отсутствует, то машина продолжает «обозревать» ту же ячейку, куда
записана буква
На следующем такте работы машины выполняется следующая команда программы и так далее, до выполнения всей программы целиком.
Определение 16. Словом в алфавите или в
алфавите
или в алфавите
называется
любая последовательность букв соответствующего алфавита. Под
ой конфигурацией понимается
изображение ленты машины с информацией, сложившейся на ней к началу
го такта (или слово в алфавите
записанное на ленте к началу
го такта), и с указанием того, какая ячейка
обозревается в этот такт и в каком состоянии находится машина.
Имеют смысл лишь конечные конфигурации, когда лишь конечное число ячеек заполнено, остальные пусты.
Определение 17. Говорят, что непустое слово в
алфавите
воспринимается машиной в стандартном
положении, если это слово записано в последовательных ячейках ленты,
остальные ячейки пусты, а машина «обозревает» самую правую из тех ячеек, где
записано слово
Стандартное положение
называется начальным (заключительным), если машина находится в
состоянии
(в состоянии
).
Говорят, что слово
перерабатывается машиной
в слово
если от слова
в
начальном стандартном положении машина переходит к слову
в заключительном стандартном положении
после выполнения всей программы.
Определение 18. Пусть на множестве слов алфавита задана
местная
функция, значениями которой являются слова в том же алфавите.
Предположим, что имеется машина Тьюринга с алфавитом где
которая любой набор из
слов, входящий в область определения
функции, записанный на ленту последовательно с промежутками в одну ячейку
между словами, перерабатывает в слово, являющееся значением функции на этом
наборе, а на любом наборе из
слов, не входящих в
область определения функции, машина работает бесконечно. Тогда говорят, что
машина Тьюринга вычисляет данную функцию, а сама функция называется вычислимой
по Тьюрингу или, короче, вычислимой.
Основная гипотеза (тезис Тьюринга-Чёрча, Алонзо Чёрч – американский математик и логик), связывающая понятие алгоритма и вычислимой функции, формулируется так: всякая функция, для нахождения значения которой имеется некоторый алгоритм, является вычислимой, то есть этот алгоритм может быть реализован, если должным образом подобрать машину Тьюринга.
Тезис Тьюринга-Чёрча является аксиомой, состоятельность которой подтверждена опытом работы математиков ([3], c. 231).
Упражнения
1. Применение машины Тьюринга к словам.
Имеется машина Тьюринга с внешним алфавитом алфавитом
внутренних состояний
и программой из двух команд
Определить,
в какое слово переработает машина каждое из следующих слов, если она находится
в начальном состоянии
и «обозревает» указанную
ячейку:
a) («обозревается»
ячейка 4, считая слева);
б) («обозревается» ячейка 2);
в) («обозревается» ячейка 3).
Решение. а) Начальная конфигурация выглядит следующим образом:
|
|
|
|
|
|
|
|
После выполнения команды конфигурация
изменится:
|
|
|
|
|
|
|
|
После выполнения команды конфигурация
приобретает вид:
|
|
|
|
|
|
|
|
и машина останавливается.
Получилось слово:
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.