Главная > Работы по теории информации и кибернетики (1963)
НАПИШУ ВСЁ ЧТО ЗАДАЛИ
СЕКРЕТНЫЙ БОТ В ТЕЛЕГЕ
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Пред.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
232
233
234
235
236
237
238
239
240
241
242
243
244
245
246
247
248
249
250
251
252
253
254
255
256
257
258
259
260
261
262
263
264
265
266
267
268
269
270
271
272
273
274
275
276
277
278
279
280
281
282
283
284
285
286
287
288
289
290
291
292
293
294
295
296
297
298
299
300
301
302
303
304
305
306
307
308
309
310
311
312
313
314
315
316
317
318
319
320
321
322
323
324
325
326
327
328
329
330
331
332
333
334
335
336
337
338
339
340
341
342
343
344
345
346
347
348
349
350
351
352
353
354
355
356
357
358
359
360
361
362
363
364
365
366
367
368
369
370
371
372
373
374
375
376
377
378
379
380
381
382
383
384
385
386
387
388
389
390
391
392
393
394
395
396
397
398
399
400
401
402
403
404
405
406
407
408
409
410
411
412
413
414
415
416
417
418
419
420
421
422
423
424
425
426
427
428
429
430
431
432
433
434
435
436
437
438
439
440
441
442
443
444
445
446
447
448
449
450
451
452
453
454
455
456
457
458
459
460
461
462
463
464
465
466
467
468
469
470
471
472
473
474
475
476
477
478
479
480
481
482
483
484
485
486
487
488
489
490
491
492
493
494
495
496
497
498
499
500
501
502
503
504
505
506
507
508
509
510
511
512
513
514
515
516
517
518
519
520
521
522
523
524
525
526
527
528
529
530
531
532
533
534
535
536
537
538
539
540
541
542
543
544
545
546
547
548
549
550
551
552
553
554
555
556
557
558
559
560
561
562
563
564
565
566
567
568
569
570
571
572
573
574
575
576
577
578
579
580
581
582
583
584
585
586
587
588
589
590
591
592
593
594
595
596
597
598
599
600
601
602
603
604
605
606
607
608
609
610
611
612
613
614
615
616
617
618
619
620
621
622
623
624
625
626
627
628
629
630
631
632
633
634
635
636
637
638
639
640
641
642
643
644
645
646
647
648
649
650
651
652
653
654
655
656
657
658
659
660
661
662
663
664
665
666
667
668
669
670
671
672
673
674
675
676
677
678
679
680
681
682
683
684
685
686
687
688
689
690
691
692
693
694
695
696
697
698
699
700
701
702
703
704
705
706
707
708
709
710
711
712
713
714
715
716
717
718
719
720
721
722
723
724
725
726
727
728
729
730
731
732
733
734
735
736
737
738
739
740
741
742
743
744
745
746
747
748
749
750
751
752
753
754
755
756
757
758
759
760
761
762
763
764
765
766
767
768
769
770
771
772
773
774
775
776
777
778
779
780
781
782
783
784
785
786
787
788
789
790
791
792
793
794
795
796
797
798
799
800
801
802
803
804
805
806
807
808
След.
Макеты страниц

Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше

Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике

ДЛЯ СТУДЕНТОВ И ШКОЛЬНИКОВ ЕСТЬ
ZADANIA.TO

Невозможность создания универсальной машины Тьюринга с одним состоянием

Теперь покажем, что нельзя построить универсальную машину Тьюринга, использующую одну ленту и только одно внутреннее состояние.

Допустим, что такая машина существует. Если записать подходящее «описательное число» конечной длины на куске ленты (оставив прочую часть ленты пустой) и поместить считывающую

головку в соответствующий квадрат, то машина будет вычислять любое вычислимое число и, в частности, вычислимые иррациональные числа, например У 2. Покажем, что это невозможно.

Согласно первоначальному замыслу Тьюринга, при вычислении последовательные знаки (скажем, в двоичном представлении) записываются машиной на определенной последовательности квадратов ленты (например, на четных квадратах, тогда как нечетные предназначаются для промежуточных вычислений). Приводимое ниже доказательство исходит из вычисления У 2 в таком виде, хотя будет ясно, что, изменив доказательство, можно принять во внимание и другие разумные интерпретации «вычисления

Ввиду иррациональности У 2 двоичные знаки его разложения не станут повторяться периодически. Поэтому, если показать для машины с одним состоянием, что или 1) во всех ее квадратах, кроме конечного числа, будет в конце концов записан один и тот же символ, или 2) во всех квадратах, кроме конечного числа, символы будут без конца сменяться, то тем самым будет получен желаемый результат.

Сначала возьмем ленту, пустую и бесконечную в обе стороны от описательного числа для Если считывающая головка приходит на пустой квадрат, то она должна или остановиться здесь на все время, или же передвинуться вправо либо влево. Так как имеется лишь одно состояние, то ее поведение не зависит от предшествовавшего вычисления. В первом случае считывающая головка никогда не отойдет дальше, чем на один квадрат, от описательного числа, и вся лента, кроме конечного отрезка, будет постоянно пуста. Если же головка передвигается влево с некоторого пустого квадрата, то или левая бесконечная часть пустой ленты не участвует в вычислении и поэтому не требует рассмотрения, или, если она участвует в вычислении, считывающая головка с этого времени беспрерывно движется влево, записывая во всех квадратах, ранее пустых, один и тот же символ. Следовательно, лента становится одинаковой всюду слева от некоторого конечного отрезка и пустой справа от него и не может хранить записи числа Аналогичное положение возникает при движении головки вправо от первоначально пустого квадрата. Поэтому двусторонне бесконечная лента ничуть не лучше односторонней, и можно из соображений симметрии предположить, что лента односторонне бесконечна вправо от описательного числа.

Теперь рассмотрим следующую операцию. Поместим считывающую головку в первом квадрате бесконечной пустой полосы. Машина будет вычислять некоторое время, и, быть может,

считывающая головка переместится назад из этой полосы по направлению к описательному числу. Тогда возвратим ее снова в первый квадрат первоначально пустой полосы. Если головка опять переместится к описательному числу, то опять поместим ее в этом первом квадрате и т. д. Число раз, которое головку можно поместить таким образом над этим первым квадратом, будет называться числом отражений машины и обозначаться через Оно равно или целому числу или

Теперь поместим считывающую головку в квадрат описательного числа, являющийся начальным для предполагаемого вычисления Спустя некоторое время считывающая головка, возможно, выйдет из части ленты, где записано описательное число. Возвратим ее в последний квадрат описательного числа. Спустя некоторое время она, возможно, опять выйдет. Продолжим этот процесс до тех пор, пока возможно. Число выходов головки равно или целому числу или Это число назовем числом отражений для данного описания

Если конечно и (может быть то спустя конечное время считывающая головка застрянет в части ленты, где первоначально находилось описательное число. Изменится лишь конечная часть пустой ленты, и машина не вычислит

Если как так и 5 бесконечны, то считывающая головка будет возвращаться неограниченное число раз в часть ленты с описательным числом. Экскурсии в первоначально пустую часть будут или ограничены по длине, или нет. Если они ограничены, то изменится лишь конечная часть пустой ленты, как и в предыдущем случае. Если же нет, то вся лента, кроме конечной части, будет обрабатываться считывающей головкой неограниченное число раз. Так как имеется только одно состояние и алфавит символов конечен, то символ, записываемый в квадрате, который посещается неограниченное число раз, должен или стать постоянным (одним и тем же для всех таких квадратов), или изменяться циклически бесконечное число раз. В первом случае вся первоначально пустая лента становится одинаковой и не может изображать Во втором случае она непрерывно изменяется и не может изображать никакого результата вычисления.

Если то считывающая головка в конце концов уйдет в первоначально пустую часть ленты и там останется. Можно показать, что в этом случае символы в первоначально пустой части становятся, за исключением конечного их числа, одинаковыми. В самом деле, либо головка передвигается вправо из первого пустого квадрата во второй пустой квадрат по меньшей мере раз, либо нет. В последнем случае спустя конечное время считывающая головка остается в бывшем первом пустом квадрате, и вся лента, кроме конечной части, остается пустой. Если же головка уходит вправо раз, то она не вернется в первый квадрат, первоначально пустой, ибо есть число отражений для пустой ленты. В этом первом квадрате будет записан результат действий над пустым квадратом приходах головки слева и приходах справа). Во втором первоначально пустом квадрате в конце, концов будет записан тот же самый постоянный символ, потому что ко второму квадрату применимо такое же рассуждение, как и к первому. Во всех случаях машина работает на той же самой ленте (бесконечном ряде пустых квадратов) и приходит одно и то же число раз справа и соответственно слева. Тем самым все возможные случаи исчерпаны и доказательство завершено.

1
Оглавление
email@scask.ru