タグ付けされた質問 「turing-machines」

任意のコンピュータープログラムをシミュレートできる機械計算の理論モデルであるチューリングマシンに関する質問。

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組み合わせ論理回路と計算理論
私は、組み合わせ論理回路(論理ゲートのみに基づくコンピューター)を、計算理論で最近学んだすべてのものとリンクしようとしています。 組み合わせ論理回路が有限状態機械と同じ方法で計算を実装できるかどうか疑問に思っていました。彼らは根本的に異なるようです: ただし、有限状態機械には、状態の形で明確に定義されたメモリがあります。ただし、組み合わせ論理回路には明確に定義されたメモリがないため、何らかのメモリを必要とするアルゴリズムを実装するには、シリアル接続の奇妙な方法(前の加算器のが次の画像の現在の加算器のにどのように接続かを参照してください)。 CoutCoutC_{out}CinCinC_{in} 根本的に異なるように見えるかもしれませんが、どちらも計算を行っているようです。たとえば、どちらもバイナリ加算(さらにはバイナリ乗算)のアルゴリズムを実装できますが、実装が異なる場合があります。 FSM: 組み合わせ論理回路 (C、および、Carryを表します):CinCinC_{in}CoutCoutC_{out} すべてのFSMを対応する組み合わせ論理回路に変換できると私は(まだ非常に不確かですが)考えています。 だから、私は自分自身に尋ねています: 組み合わせ論理回路もまた、瞬間的な種類の計算モデルと見なすことができますか?空間の複雑性や計算可能性など、計算可能性理論や計算複雑性理論で学んだすべての概念をそれに適用できますか? 一方で、基本的な操作(テープの読み取り/書き込み、関数の削減、論理プログラミングパラダイムの証明探索のステップなど)がないため、計算のモデルとしては適さないようです。瞬時にそれらの計算。 しかし、その一方で、あらゆる種類の計算をモデル化できるため(バイナリ加算は1つの例です)、抽象的に表示できます(真理値表と論理ゲートとそれを実装する可能性のある物理回路を忘れる)。 それで、皆さんはどう思いますか? また、それが本当に(瞬間的な種類の)計算モデルであると考えることができる場合、他の類似した(瞬間的な種類の)計算モデルの例はありますか? よろしくお願いします

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ユニバーサルチューリングマシンシミュレーションの時間計算量と時間階層定理
時間階層定理(HennieとStearns、1966)の証明を理解するには少し問題があります。これは、では受け入れられるが、では受け入れられない関数言語の存在を保証します、そのようなことを、時間構成可能であり、そしてT (n )T (n )、U (n )U (n )U(n )U(n)U(n)T(n )T(n)T(n)T(n )、U(n )T(n),U(n)T(n),U(n)U(n )U(n)U(n) N ≤ T(n )= o (U(n )ログT(n ))。n≤T(n)=o(U(n)log⁡T(n)).n \leq T(n) = o\left(\frac{U(n)}{\log T(n)}\right). この証明は、時間で時間の複雑度を持つ任意のチューリングマシンをシミュレートするユニバーサルチューリングマシンの存在に基づいてい。T (n )ログT (n )T(n )T(n)T(n)T(n )ログT(n )T(n)log⁡T(n)T(n) \log T(n) すべてのテープチューリングマシンが、対数オーバーヘッドのある2テープチューリングマシンでシミュレーションできることの証明を理解しています(信じています)。ただし、この構造は、シミュレーションされたチューリングマシンが固定されている場合にのみ理解でき、Universal TMシミュレーションの場合は理解できません。kkk 引用されている論文(および計算の複雑さに関するいくつかの標準的な書籍)に記載されている、Universalマシンの構築に関連する推論に「問題」が1つあります。この「問題」とは、ユニバーサルマシンシミュレーションでは、シミュレートされたマシンの1つの計算ステップが、ユニバーサルマシンによって一定の時間で実行されることになっているということです。言い換えると、シミュレートされたマシンの記述の長さは一定であると想定されます。 しかし、これで大丈夫ですか?時間階層定理の証明では、シミュレートされたチューリング機械に与えられる入力はまさにこの説明であり、したがって、説明は何らかの形で依存しています。先頭のビットのシーケンスによって説明が長くなる可能性があることは承知していますが、これでこの問題が解決されないようです。nnn つまり、シミュレートされたマシンの計算ステップが、ユニバーサルマシンによって一定の時間で実行されるはずである理由を理解できません。ヘニーとスターンズの論文はこれにあまり注意を払っていません、それはこの時間が暗黙的に定数であると仮定されるものであると単に述べているだけです。同様に、私はそのトピックについて読んだ教科書で。 シミュレーションの時間の複雑さがではなく、はない理由を理解できません。T(n)logT(n)T(n)log⁡T(n)T(n)\log T(n)nT(n)logT(n)nT(n)log⁡T(n)n T(n) \log T(n) 私は私が何かを逃していることをほぼ確信しています。しかし、私はこれを比較的長い間理解しようとしており、どういうわけかこれを理解することができません。

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私たちのPCはチューリングマシンとして機能しますか?
私たちのPCはチューリングマシンとして機能しますか?チューリングマシンのモデルは、無限状態を意味する無限メモリテープで構成されます。しかし、PCに128 MBのメモリと30 GBのディスクがある場合、256 ^ 30128000000の状態があり、したがって有限の状態であると仮定します。 実行中にメモリが不足した場合に、メモリディスクを空のメモリディスクと交換して実行を再開するように要求するタイプのプログラムを作成できることを知っています。 しかし、メモリディスクを交換しない場合はどうなるでしょうか。この場合、PCをFAと見なすのは正しいことでしょうか。

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空のセットを含む言語の重要なクラスのエンコーディングセットを再帰的に列挙できますか?
ましょ帰納的可算言語(非自明なセットで)およびlet、いくつかの言語を認識するチューリングマシンのエンコーディングのセットである:CCC∅⊊C⊊RE∅⊊C⊊RE\emptyset \subsetneq C \subsetneq \mathrm{RE}LLLCCCL={⟨M⟩∣L(M)∈C}L={⟨M⟩∣L(M)∈C}L=\{\langle M \rangle \mid L(M) \in C \} と仮定します。ここで、は決して停止しないTMです。が可能かどうかは疑問です。⟨Mloopy⟩∈L⟨Mloopy⟩∈L\langle M_{loopy}\rangle \in LMloopyMloopyM_{loopy}L∈REL∈REL \in \mathrm{RE} ライスの定理により、(再帰言語のセット)であることを知っているので、またはです。以降の最初のオプションにする必要がありますか?L∉RL∉RL \notin \mathrm{R}L∉REL∉REL \notin \mathrm{RE}L¯¯¯¯∉REL¯∉RE\overline{L} \notin \mathrm{RE}Mloopy∈LMloopy∈LM_{loopy} \in L

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同じ構成を2回繰り返すチューリングマシンを無限ループにする必要があるのはなぜですか?
私は次の声明を見ましたが、その背後にある理由がよくわかりません。 チューリングマシンが同じ構成を2回繰り返す場合、それは無限ループでなければなりません。 はの状態になり、テープが左側000と右側111 にあると考えました。、が右に移動してから左に移動し、同じ状態のままであるとします。同じ構成ではないですか?TMTMTMq1q1q_1

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入力の長さの対数よりも少ないスペースを使用するチューリングマシンを拒否するのはなぜですか?
では、計算の複雑さ:アローラとバラクによって現代的なアプローチ、それがいることを言及しています ただし、 S(n)>lognS(n)>log⁡nS(n)> \log n ワークテープは長さがあるので nnn、そして少なくとも現在読み取っている入力テープのセルのインデックスを記憶できるようにしたいとします。 それはどういう意味ですか?ポイントがわかりません。「入力テープの先頭で現在読み取られているセルのインデックスを記憶する」とはどういう意味ですか?説明はありますか? 入力テープの動きをスペースの考慮事項にカウントしないので、ワークテープのみをカウントすることに注意してください。

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最大でで停止するすべてのチューリングマシンのセットを決定する ステップ
してみましょうL={<M>|ML={<M>|ML = \{ | Mはすべての入力xxxで最大200 * | x |で停止します 200∗|x|200∗|x|200 * |x|手順}}\}。 あるLLL決定可能では?認識できる? メンバーシップことを考えると何かについて主張する列の無限集合上での行動を、その私には非常に考えにくいどちらかである可能性があります。私はコことが示されているあなたは、各テストの列挙子加えることができます(私は思う)チューリング認識可能である各して放出する、それはいくつか受け入れない場合は中を最大ステップ。LLLMMMLLLLLLM1,M2,…,M1,M2,…,M_1, M_2, \dots, s1,s2,…s1,s2,…s_1, s_2, \dotsMMMsss200|x|200|x|200|x| 共のでLLLのいずれかで、認識可能であるLLL認識できない、またはそれが決定可能です。LLLが決定可能だとは思えない。ただし、それは停止問題に完全に還元することはできません。また、ライスの定理を適用することもできません(問題の品質は特定のステップ数で停止する品質であるため、それを決定できても他の決定はできません。任意のプロパティ)。 それが解決する唯一の問題は、文字列の無限のセットで実行する必要がある問題であるため、LLLが認識できない何かを認識させることを示すことが、最良の方法になると私には思われます。しかし、私はこれが何であるかを考えることができません。おそらくco-HALTが機能すると思いましたが、TMがある入力で停止しないことを証明することはできません。 行き詰まっています。私はどの方向に行くべきですか?

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チューリングマシンでタイピングは何に対応しますか?
私の質問が理にかなっているといいのですが、型付けされていない微積分は、チューリングマシンと同等の能力であるという前提から始めて、チューリングマシンで微積分に型を追加することは何に対応しますか?静的でも動的でも、タイピングに似たオートマトンのようなものはありますか?λλ\lambda λλ\lambda

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現在のコンピューターが構築されている数学モデル
「チューリングマシンは実用的なコンピューティングテクノロジーとしてではなく、コンピューティングマシンを表す仮想デバイスとして意図されていると言われています。チューリングマシンは、コンピューター科学者が機械計算の限界を理解するのに役立ちます。」[ウィキペディア] では、どのモデルで現在のマシンが構築されていますか?

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この計算の正式な定義について説明してください
私はTAOCPをもう一度攻撃しようとしています。真剣に取り組むのに苦労しているボリュームの文字通りの重さを考えると。TAOCP 1のKnuthによる書き込み、8ページ、基本概念:: しましょう あAA有限の文字セットであること。しましょうあ∗A∗A^* すべての文字列のセットである あAA (すべての順序付けされたシーケンスのセット バツ1x1x_1 バツ2x2x_2 ... バツんxnx_n どこ ん≥0n≥0n \ge 0 そして バツjxjx_j にあります あAA ために 1≤j≤ん1≤j≤n1 \le j \le n)。アイデアは、計算の状態をエンコードして、あ∗A∗A^*。さあNNN 非負の整数であり、Q(状態)はすべての集合 (σ、j)(σ,j)(\sigma, j)、 どこ σσ\sigma にあります あ∗A∗A^* jは整数です 0≤j≤N0≤j≤N0 \le j \le N; させる私II (入力)Qのサブセット j=0j=0j=0 そしてましょう ΩΩ\Omega (出力)のサブセットになる j=Nj=Nj = N。もしθθ\theta そして σσ\sigma 文字列です …

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最初のチューリングマシン
アランチューリングが最初に作ったチューリングマシンがどれほど効率的だったか知っている人はいますか?つまり、1秒あたりに何回の動きをしたかということです...気になるところです。また、ウェブ上でそれに関する情報を見つけることができませんでした。

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削減の「方向性」?
特定の言語が再帰的でないことを示すために使用される削減の方向と、少し混乱していることに気づきました。たとえば、停止問題()を決定できないかどうかを判断したいとします。私はそれが決定可能であると仮定して、受け入れ問題のための決定者を構築しようとすることができることを知っています、それは不可能です。しかし、受け入れ問題()を使用して停止問題の決定可能性を解決するのに役立てていますが、受け入れ問題を停止問題に減らしました。HALTTMHALTTMHALT_{TM}ATMATMA_{TM} 削減を展開するように要求する質問に出くわすと、少し混乱することがあります。私は言語をに減らすように求められますが、それは、が問題のより単純なインスタンスであることを意味します(または少なくともそうする必要があります)?問題の単純なバージョンを問題のより複雑なバージョンに削減するのは不可能だと思いますが、私はそれを信じていますか? xxxyyyyyyxxx

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チューリング度は、他のチューリング度の数え切れないほどの通常のジャンプと比較できませんか?
チューリング度の中でフォームの度である、例えば、、などは、0n0n0^n0000′0′0'0′′0″0'' 完全を期すために、これをすばやく証明します。うまくいけば、この短い証明では誰も気にしないでしょう: 補題:自然数のカウント可能なセットのセットは、それぞれの元のセットをチューリングマシンでデコードできるように、自然数の単一セットとしてエンコードできます。 証明:SSSセットのセットとすると、各Sん∈ SSん∈SS_n \in Sは自然数のセットになります。O = \ {k \ cdot 2 ^ {n + 1}-2 ^ n |を定義します k \ in S_n \}O = { K ⋅2n + 1−2ん| K∈Sん}O={k⋅2ん+1−2ん|k∈Sん}O = \{k \cdot 2^{n+1} - 2^n | k \in S_n \}。 したがって、Sん= { k | K ⋅2n + …

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ベリファイア付きのクラス同等の定義があります。これらのベリファイアは確定的チューリングマシンで、監視テープを左から右へ1方向に1回だけ読み取ることができます。NLNL\mathsf{NL} 関数与えられた場合、は上記の定義によって取得されたクラスであると言いますが、検証者はウィットネス読み取ることができますサイズ入力の回数(つまり、検証者が証人の読み取りを終了すると、検証の開始にまっすぐ進みます)。f:N→Nf:N→Nf:\mathbb{N}\to\mathbb{N}NL[f(n)]NL[f(n)]\mathsf{NL}[f(n)]f(n)f(n)f(n)nnn もちろん、ことがわかります。NL=NL[1]NL=NL[1]\mathsf{NL}=\mathsf{NL}[1] 問題は、かどうかです。NL=NL[2]NL=NL[2]\mathsf{NL}=\mathsf{NL}[2] 明確化:ことを証明または反証する。NL=NL[2]NL=NL[2]\mathsf{NL}=\mathsf{NL}[2] ことは明らかです。2番目の部分では、の証人を1回だけ読み取ることができる検証機能を作成しようとしました。私は、検証者は、フォームの証人期待と言っし、実行ための検証とが終了との第2のコピーで再びそれを読みたい場合、その後、。しかし、私のアプローチの主な問題は、誰かが私をだまして、等しくないサブ証人を置いたことであり、スペースでこれを見つけることができないため、機能しません。NL⊆NL[2]NL⊆NL[2]\mathsf{NL}\subseteq \mathsf{NL}[2]L∈NL[2]L∈NL[2]L\in \mathsf{NL}[2]w♯ww♯ww\sharp wNL[2]NL[2]\mathsf{NL}[2]LLLwwwwwwlog(n)log⁡(n)\log(n)

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なぜ停止問題は半決定的ですか?
これは停止問題と半決定可能性について知られていることです:- 停止問題は、与えられた入力xとマシンHについて、マシンHが入力xで停止するかどうかを判断できないことを示しています。 単語がその言語に属している場合(YESの場合)に停止し、その単語がその言語に属していない場合(NOの場合)に拒否または無限ループに入るチューリングマシンが存在する場合、言語は半決定可能であると言われます。 現在、停止問題では、入力が言語に属していても(YESの場合)、マシンが停止するかどうかはわかりません。それでは、それはどのように半決定可能ですか?私はそれが非再帰的に列挙可能または決定不可能であるべきだと思います。

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