Чи існує назва "фізичних речей, з яких можна побудувати машину Тюрінга"?

Однією з дивовижних речей з інформатики є те, що фізична реалізація в деякому сенсі "не має значення". Люди успішно побудували комп’ютери з декількох різних субстратів - реле, вакуумних труб, дискретних транзисторів і т. Д. Люди скоро можуть досягти успіху створити комп’ютери Тьюрінга з нелінійних оптичних матеріалів, різних біомолекул та кількох інших субстратів. В принципі, видається можливим побудувати комп’ютер з більярдною кулькою .

Однак фізичний субстрат не зовсім не має значення. Люди виявили, що певні набори компонентів - зокрема, діодно-резисторна логіка - "неповні": незалежно від того, скільки з них ви підключаєте до джерела живлення та один до одного, є певні дуже прості речі, які він не може робити. (Логіка діодного резистора може реалізовувати І, АБО, але не виконує НЕ). Також певні способи з'єднання компонентів - зокрема, одношаровий перцептрон s - "неповні": є певні дуже прості речі, які вони не можуть зробити. (Одношаровий перцептрон може реалізовувати І, АБО, НЕ, але не може реалізувати XOR).

Чи є менш незручна фраза для "фізичних речей, з яких можна побудувати машину Тюрінга"? Або навпаки, "фізичні речі, які, скільки б їх не було, не можуть сформувати машину Тюрінга"?

Деякий час я використовував фразу "функціонально повний набір" або "універсальний набір воріт" - або, кажучи з математиками, "фізичні речі, які можуть реалізувати функціонально повний набір" - але мені сказали, що це не так " t цілком правильно. Деякі набори компонентів можуть реалізувати функціонально повний набір; і все ж неможливо побудувати машину, що повністю працює Тюрінг, цілком з цих компонентів. Наприклад, лампочки та чотиристоронні вимикачі світла, що керуються вручну, можуть реалізувати функціонально повний набір (ТА, АБО, НЕ, XOR тощо); і тим не менш, неможливо побудувати машину, що повністю працює за Тюрінгом, повністю з вимикачів і лампочок, оскільки (електричний або оптичний) вихід одного не може бути поданий на (механічно обертовий) вхід наступного.

пов’язано: чи існує офіційна назва поняття "багаторазово універсальний"? і чи існує назва "мікросхеми, з яких можна створити процесор"?

Я вважаю, що відповідним терміном є "фізична реалізація машини Тьюрінга".

$P \neq NP$, тож навряд чи комп'ютерний науковець вирішить їх.

Детальніше ви можете прочитати у статті Скотта Ааронсона Проблеми та фізична реальність , пов'язані з NP , особливо в розділі обчислень аналогових і відносних.

Ви також можете знайти функцію лего (з кінцевою стрічкою) на наступній сторінці: http://legoofdoom.blogspot.com/

Фізика моделює реальність з теоріями, що визначають поняття залежного від часу стану, пов'язаного з системою, і оператора еволюції часу, який описує, як цей стан розвивається. Як тільки ви виявите фізичну систему, яка (після деякої дискренізації простору стану) реалізує простір стану вашої машини Тьюрінга, і вона містить умови взаємодії, які реалізують (можливо, через деякий час дискретизацію) еволюцію часу відповідно до таблиці переходу стану вашої машини Тьюрінга в його просторі стану, ви знайшли повну фізичну модель своєї системи Тьюрінга. Таким чином, ви можете стверджувати, що ваша система "є" Тюрінг-повною.

Дивлячись на квантові обчислення, ви знайдете обговорення наслідків, які мають фізичні теорії на модель обчислення Тьюрінга. Наприклад, фізичні теорії повинні бути оборотними. Майно, яке не поділяють звичайні машини Тьюрінга. Однак втрат в цілому немає, оскільки будь-яка машина Тьюрінга може бути імітавана реверсивним пристроєм, з деякими накладними витратами, які можуть розміщувати час проти простору тощо.

Щойно я подумав, я зазначив, що повнота фізичного середовища для імітації логіки, необхідної для створення повної обчислювальної машини Тюрінга, може бути встановлена ​​виключно в її здатності втілювати ворота NAND, оскільки всі інші ворота можуть бути отримані з воріт NAND (один може запитати, що тоді включає ворота NAND, і це дуже розумне питання, але це ворота NAND аж донизу!).

Ви повинні подивитися на роботу Чарльза Беббіджа та людей, яких він надихнув. Беббідж зробив фізичний комп'ютер для складання поліноміальних функцій у друковані таблиці для індексів математики (ще в той день у вас були б стоси книг, які не мали нічого, крім імен функцій, а потім аркушів значень f (x)). Він останнім розпочав роботу над тим, що б стали повноцінним комп’ютером Тьюрінга, використовуючи гвинтики кулачків тощо. Його син, я вважаю, що це було продовжено його роботою, і єдиним фізичним проявом їх об'єднаних зусиль була повністю функціонуюча механічна АЛУ, яка є основою тих механічних калькуляторів, про які ви можете чи не можете знати. Однак фінансування цих проектів відпадало як механічний комп'ютер за розмірами і способом, який вони могли зробити в той час, було дуже недоцільним. Однак відтоді, особливо в останніх подіях, люди пройшли і продовжують дослідження Чарльза Беббіджа. Такий підхід, можливо, викликає останній сміх, оскільки є ті, хто думає, що єдиним способом зробити серійні процесори швидшими, ніж зараз, - це застосувати деякі з цих механічних підходів у процесорі, що запобігатиме проблемам, що випливають з електромагніти в масштабі менше, ніж той, яким ми користуємося зараз. Механіка працює в будь-якому масштабі, здавалося б.

Аналогічно, робота перейшла до того, що називається квантовим комп'ютером, який прагне полегшити великі обчислення за допомогою квантової теорії, я не зовсім впевнений, як це все працює. Але це фізично звертається до експериментів з фізики частинок, які спираються на квантову теорію.

Я впевнений, що багато інших середовищ обчислювальної техніки досліджуються, навіть скелі в пустелі, але з ними я не маю досвіду.