回答:
チューリング機械は、1936年の計算可能な数値と停止問題に関する論文でチューリングによって発明されました。それは当時浮かんでいた数少ないモデルの一つでした(教会のような計算は、以前に定義されていました)。これらのモデルはすべて同等であることが後で示されているため、計算能力のみに関心がある場合は、チューリングマシンモデルは他のモデルと同じくらい優れています。
最近のコンピューターは、チューリングマシンモデルに基づいていません。チューリングマシンは非常に遅く、ハードウェアの機能を表すものではありません。ソフトウェア側から見ると、現代のコンピューターはRAMマシンに似ています。RAMマシンは間接的なアドレス指定を可能にし、無制限の「アルファベット」を持ちます(そのレジスターは任意の大きな整数を保持します)。たとえば、大きな数値で算術演算を行う場合など)。ハードウェア側に適したモデルはわかりません。理論的なコンピュータサイエンスで人気のブール回路は、メモリも反復計算もモデル化しません。
チューリングマシンは、多項式にバインドされたレジスタを持つRAMマシンと多項的に同等です。これは、両方のマシンが効率的な計算(多項式時間計算)の同じ概念を提供することを意味します。これは、実際の有用性が疑わしい理論的な概念です。対照的に、(制限付き)RAMマシンは実際の計算に適したモデルを形成しているため、RAMマシンの複雑さの結果には実用性があります。ただし、このモデルでも、さまざまな種類のメモリ(ディスク、メインメモリ、さまざまなキャッシュ)へのアクセス速度など、現代のコンピュータのいくつかの重要な複雑さを無視しています。
最近のすべてのコンピューターは、基本的には中央処理装置のCPUとメモリを加えたVon Neumannアーキテクチャに基づいて構築されています。算術/論理ユニットALUます。
チューリングマシンは基本的に同じ「アーキテクチャ」を持っていることに注意してください。 、テープに保存されたプログラムを実行できるユニバーサルコンピューターです。状態テーブルとテープヘッドは、CPU(この例では、ALUは算術論理を制御するすべてのTM状態のサブセットになります)やテープをメモリとして機能します。もちろん、多くの初期の実際のコンピュータは、データを格納するために「テープ」を使用していました(これは、大容量ストレージシステムなど、一部のコンテキストでは継続しています)。類推は、テープ上のバイナリの「シンボルアルファベット」でさらに強化できます。実際のコンピューターと同じように調査されたマルチヘッドTMもあります。
TCS複雑性理論は、抽象的なTMによって操作される物理エンティティ、つまり実際の物理的な場合のような「連続性/ 可分性」のような特性を持つ空間と時間の両方を研究します。TMは、計算/ 移動するときに「作業」を行うと言われています。これも物理的な概念です。多くの深いTCSの定理は、「速度」などの強力な物理的概念があるのと同じように、空間と時間の間に深い相互関係を示します。つまり、全体として、TCSと物理学の間には深いつながりがあります。(TMが文字通りマシンであることを忘れないでください!)
要するに、TMと現代のコンピューターの間にはさまざまな強力な概念的/比喩的な類似点がありますが、コンテキストによっては、これは強調されたり、軽視されたりすることがあります(驚くべきことに、学生によって混乱が生じることはありません)。主な違いは、TMにはテープ上に無限のメモリがあることです。コンピューターでは、これは(いわば)大容量のメモリによってのみ「概算」されます。
チューリング完全および計算能力 cs.se TMsと実際のコンピューターの対照的な能力も参照してください。