Có một cái tên cho những thứ vật lý trong đó người ta có thể xây dựng một máy Turing không?

Một trong những điều tuyệt vời về khoa học máy tính là việc triển khai vật lý theo một nghĩa nào đó "không liên quan". Mọi người đã chế tạo thành công máy tính từ nhiều chất nền khác nhau - rơle, ống chân không, bóng bán dẫn rời rạc, v.v. Mọi người có thể sớm thành công trong việc chế tạo máy tính hoàn chỉnh Turing từ vật liệu quang phi tuyến tính, nhiều phân tử sinh học và một vài chất nền khác. Về nguyên tắc, dường như có thể xây dựng một máy tính bi-a .

Tuy nhiên, chất nền vật lý không hoàn toàn không liên quan. Mọi người đã phát hiện ra rằng một số bộ linh kiện nhất định - đặc biệt là logic điện trở diode - là "chưa hoàn chỉnh": cho dù bạn có kết nối với nguồn điện bao nhiêu và với nhau, có một số điều rất đơn giản mà nó không thể làm (Logic logic điện trở có thể thực hiện AND, OR, nhưng không thực hiện KHÔNG). Ngoài ra, một số cách nhất định để kết nối các thành phần - đặc biệt là các tri giác một lớp - là "không đầy đủ": có một số điều rất đơn giản mà chúng không thể làm. (Một tri giác một lớp có thể thực hiện AND, OR, KHÔNG, nhưng không thực hiện XOR).

Có một cụm từ ít khó xử hơn cho "những thứ vật chất mà người ta có thể xây dựng một máy Turing" không? Hay ngược lại, "những thứ vật chất mà cho dù có bao nhiêu trong số chúng, không thể tạo thành một máy Turing"?

Trong một thời gian, tôi đã sử dụng cụm từ "bộ hoàn chỉnh chức năng" hoặc "bộ cổng phổ quát" - hoặc, khi nói chuyện với các nhà toán học, "những thứ vật lý có thể thực hiện một bộ hoàn chỉnh về chức năng" - nhưng tôi đã nói rằng đó không phải là ' t khá đúng. Một số bộ thành phần có thể thực hiện một bộ hoàn chỉnh về chức năng; và chưa thể xây dựng một máy hoàn chỉnh Turing hoàn toàn từ các thành phần này. Ví dụ, bóng đèn và công tắc đèn 4 chiều vận hành thủ công có thể thực hiện một bộ hoàn chỉnh về chức năng (AND, OR, NOT, XOR, v.v.); tuy nhiên không thể chế tạo một máy hoàn chỉnh Turing hoàn toàn bằng các công tắc đèn và bóng đèn, vì đầu ra (điện hoặc quang) của một người không thể được đưa vào đầu vào (quay cơ học) của đầu vào tiếp theo.

có liên quan: Có một tên chính thức cho một khái niệm "phổ biến tái sử dụng"? và Có một cái tên nào cho các chip chip trong đó người ta có thể xây dựng CPU CPU không?

Tôi tin rằng một thuật ngữ thích hợp là "triển khai vật lý Turing Machine".

$P \neq NP$, do đó, không có khả năng một nhà khoa học máy tính sẽ giải quyết chúng.

Bạn có thể đọc thêm trong Bài toán hoàn thành NP và thực tế vật lý của Scott Aaronson , đặc biệt là trong phần tính toán tương tự và tương đối.

Bạn cũng có thể tìm thấy cách triển khai lego (với băng hữu hạn) trong trang sau: http://legoofdoom.blogspot.com/

Vật lý mô hình thực tế với các lý thuyết xác định khái niệm trạng thái phụ thuộc thời gian liên quan đến một hệ thống và toán tử tiến hóa thời gian mô tả cách thức trạng thái này phát triển. Ngay sau khi bạn tìm thấy một hệ thống vật lý (sau khi phân tách không gian trạng thái) thực hiện không gian trạng thái của máy Turing của bạn và có các thuật ngữ tương tác triển khai (có thể sau một thời gian rời rạc), quá trình chuyển đổi thời gian theo bảng chuyển trạng thái máy Turing của bạn trên không gian trạng thái của nó, bạn đã tìm thấy một mô hình vật lý hoàn chỉnh Turing của hệ thống của bạn. Do đó, bạn có thể tranh luận rằng, hệ thống của bạn "là" Hoàn thành.

Khi nhìn vào điện toán lượng tử, bạn sẽ thấy các cuộc thảo luận về hàm ý các lý thuyết vật lý có trên mô hình tính toán Turing. Ví dụ, các lý thuyết vật lý phải có thể đảo ngược. Một tài sản, không được chia sẻ bởi các máy Turing thông thường. Tuy nhiên, không có sự mất mát nào về tính tổng quát, vì bất kỳ máy Turing nào cũng có thể được mô phỏng bằng một máy đảo ngược, với một số chi phí có thể đánh đổi thời gian so với không gian, v.v.

Chỉ cần nghĩ rằng tôi đã chỉ ra rằng tính đầy đủ của một phương tiện vật lý để mô phỏng logic cần thiết để tạo ra một máy tính hoàn chỉnh Turing chỉ có thể được thiết lập trong khả năng của nó để tạo ra một cổng NAND, vì tất cả các cổng khác có thể được lấy từ các cổng NAND (một có thể hỏi những gì sau đó bao gồm các cổng NAND, và đó là một câu hỏi rất thông minh, nhưng đó là tất cả các cổng NAND!).

Bạn nên nhìn vào tác phẩm của Charles Babbage, và những người mà anh ấy truyền cảm hứng. Babbage đã tạo ra một máy tính vật lý để lập bảng các hàm đa thức thành các bảng in cho các chỉ mục Toán học (hồi trước bạn có các chồng sách không có gì ngoài tên hàm theo sau là các giá trị f (x)) Sau đó, ông bắt đầu làm việc với những gì sẽ đã trở thành một máy tính hoàn chỉnh Turing sử dụng máy quay hình và như vậy. Con trai ông, tôi tin rằng nó vẫn tiếp tục công việc của mình và biểu hiện vật lý duy nhất của những nỗ lực kết hợp của chúng là ALU cơ học hoạt động đầy đủ, là cơ sở của những máy tính cơ học mà bạn có thể biết hoặc không biết. Tuy nhiên, tài trợ cho các dự án này đã giảm xuống như một máy tính cơ học có kích thước và cách thức mà chúng có thể được thực hiện trong thời gian đó là rất không thực tế. Tuy nhiên kể từ đó, và đặc biệt là trong các sự kiện gần đây, mọi người đã trải qua và đang tiếp tục nghiên cứu của Charles Babbage. Cách tiếp cận này có thể là tiếng cười cuối cùng, vì có những người nghĩ rằng cách duy nhất để tạo ra CPU nối tiếp nhanh hơn bây giờ là thực hiện một số cách tiếp cận cơ học này trong CPU để tránh các vấn đề phát sinh từ điện từ ở quy mô nhỏ hơn một cái chúng tôi sử dụng bây giờ. Cơ học làm việc trên bất kỳ quy mô dường như.

Tương tự như vậy, công việc đã đi vào cái được gọi là máy tính lượng tử tìm cách tạo điều kiện cho các tính toán lớn thông qua lý thuyết lượng tử, tôi không hoàn toàn chắc chắn làm thế nào nó hoạt động được. Nhưng nó hấp dẫn về mặt vật lý đối với các thí nghiệm vật lý hạt dựa trên lý thuyết lượng tử.

Tôi chắc chắn có nhiều phương tiện điện toán khác nhau đang được khám phá, thậm chí là đá trên sa mạc, nhưng trong số đó tôi không có kinh nghiệm.