Изменения

Перейти к: навигация, поиск

Сверхтьюринговые вычисления (гипервычисления)

3957 байт добавлено, 19:57, 10 марта 2019
Предполагаемые способы сверхтьюринговых вычислений:
== Сверхтьюринговые вычисления ==
{{Определение|definition ='''Сверхтьюринговыми вычислениями''' (или '''гипервычислениями''' (англ. ''hypercomputation'')) называются такие вычисления, которые не могут быть проделаны на [[Машина Тьюринга|машине Тьюринга]]
, а следовательно не исчислимы в рамках тезисов Черча-Тьюринга.
}}
Такие гипотетические устройства Тьюрингом были рассмотрены еще в 1939 году.
Это машины с [[Сложностные классы. Вычисления с оракулом| оракулом]]. Под оракулом понимается некая сущность, способная «вычислять» [[Вычислимые функции | невычислимые функции ]] или решать алгоритмически [[Примеры неразрешимых задач: проблема соответствий Поста | неразрешимые проблемы]].
Тьюринг показал, что для таких машин проблемы, сформулированные относительно них самих (например, проблема останова машины с оракулом)
ими же являются неразрешимыми. Это напоминает древний парадокс: может ли всемогущий бог создать камень,
который сам не сможет поднять?.. Поэтому даже если сверхтьюринговые вычисления физически реализуемы,
для них также найдутся неразрешимые проблемы. Видимо, что-то не так с самой формой постановки этих проблем, неразрешимых ни алгоритмически, ни божественно.    
== Предполагаемые способы сверхтьюринговых вычислений: ==
* Машина Тьюринга, которая может выполнить бесконечное число шагов.
::Один из математических способов &mdash; Машина Зенона. Машина Зенона выполняет свой первый шаг за <tex>\displaystyle 1 </tex> минуту, следующий шаг за <tex> \displaystyle \frac{1}{2}</tex> минуты, следующий за <tex>\displaystyle \frac{1}{4}</tex> и т.д.
::Суммируя <tex>\displaystyle 1+\frac{1}{2}+\frac{1}{4} \dots</tex> (геометрическая прогрессия) мы видим, что машина выполняет бесконечно количество шагов за 2 минуты.
* Машина тьюринга которая может выполнить бесконечное число шаговВечная машина Тьюринга.Один из математических способов - Машина Зенона.Машина ::Вечная машина Тьюринга это обобщение машина Зенона выполняет свой первый шаг за <tex>1</tex> минуту, следующий шаг за <tex>1/2</tex> минутыкоторая может выполнить неопределенно продолжительное вычисление, следующий за <tex>1/4</tex> и т.д.Суммируя <tex>1+1/2+1/4</tex> (геометрическая прогрессия) мы видим, что машина выполняет бесконечно количество шагов за 2 минуты::шаги в котором перенумерованы потенциально трансфинитными ординальными числами.
* Вечная машина Тьюринга это обобщение машина ЗенонаArtificial Recurrent Neural Network <ref>[http://en.wikipedia.org/wiki/Recurrent_neural_network Wikipedia {{---}} Artificial Recurrent Neural Network]</ref>. ::В 1994 Хава Сигельманн доказала, которая что ее новая вычислительная модель the Artificial Recurrent Neural Network (ARNN) может выполнить неопределенно продолжительное вычислениегипервычисления, используя бесконечную точность. Также она предложила модель, основанную на бесконечной эволюции нейронных сетей, способную проводить гипервычисления.шаги *Неограниченный детерминизм.::Техника, известная как неограниченный детерминизм, позволяет вычислять невычислимые функции. Это вопрос является предметом обсуждения в котором перенумерованы потенциально трансфинитными ординальными числамилитературе.*Использование замкнутых времениподобных кривых<ref>[https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%97%D0%B0%D0%BC%D0%BA%D0%BD%D1%83%D1%82%D0%B0%D1%8F_%D0%B2%D1%80%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%BF%D0%BE%D0%B4%D0%BE%D0%B1%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D0%BA%D1%80%D0%B8%D0%B2%D0%B0%D1%8F Википедия {{---}} Замкнутая времениподобная кривая]</ref>, вопреки распространённому мнению, не позволяет выполнять сверхтьюринговые вычисления, так как отсутствует бесконечный объём памяти.
* В 1994 Хава Сигельманн доказала, что ее новая вычислительная модель the Artificial Recurrent Neural Network == Машина Зенона =={{Определение|definition ='''Машина Зенона''' (ARNNангл. ''zeno machine'')&mdash; это гипотетическая компьютерная модель, может выполнитьгипервычислениясвязанная с машиной Тьюринга, используя бесконечную точностькоторая способна совершить счётное количество алгоритмических шагов за конечное время. В большинстве моделей вычислений такие машины не рассматриваются. Также она предложила модель}}Некоторые функции, основанную которые не могут быть вычислены на бесконечной эволюции нейронных сетеймашине Тьюринга, способную проводить гипервычислениямогут быть вычислены с использованием машины Зенона.Например, на ней может быть решена проблема остановки (что иллюстрируется следующим псевдокодом):
*ТехникаБудем использовать двуленточную машину Зенона. На одной ленте будем симулировать машину Тюринга, известная как неограниченный детерминизма на второй записывать результат. '''<tex> p(M, может позволять вычисление невычислимых функций. Это вопрос является предметом обсуждения x){:}</tex>''' записать 0 в первую ячейку на второй ленте '''while''' ''true'': смоделировать очередной шаг работы данной машины Тьюринга на данном входе на первой ленте '''if''' машина Тьюринга остановилась: записать 1 в литературе.первую ячейку на ленте '''break''' '''return''' первую ячейку на второй ленте
*Использование замкнутых времениподобных кривыхТакие вычисления, вопреки распространённому мнению, не позволяет выполнять сверхтьюринговые вычислениявыходящие за рамки возможности машины Тьюринга, так как отсутствует бесконечный объём памятиназываются гипервычислениями.
'''Замечание:'''
Стоит заметить, что проблема останова машины Зенона не может быть решена на самой машине Зенона. Хоть программы со счётным числом операций работают конечное время, всё равно программа на МЗ может зависнуть.
Пусть МЗ решает такую задачу: ей надо вывести все двоичные последовательности бесконечной длины.
Известно, что таких последовательностей — континуум.
А MЗ за бесконечное время выведет только не более чем счётное множество таких поиследовательностей, так как не более чем счётное объединение не более чем счётных множеств является не более чем счётным. Значит, МЗ может зависнуть. Поэтому для по аналогичным для МТ рассуждениям проблема останова для МЗ неразрешима.
== Возможность супертьюринговых машин ==
Множится число исследователей, полагающих, что существуют процессы, требующие методов, которые не охвачены теорией Тьюринга. Такова, Смысл двух приведенных ниже тезисов состоит в частностиобосновании возможности сверхтьюринговых машин, позиция сторонников теории гиперкомпьютинга и, соответственно, гипервычислений, понимаемых как сверхтьюринговыхспособных осуществлять гипервычисленияТеоретическая разработка 
* Процесс может быть использован в математических целях, если и только если его поведение на входе/выходе:
** либо детерминистично, либо приблизительно детерминистично и вызываемая им ошибка может быть сведена к произвольно малой величине;
** определяется за конечное число шагов.
* Процесс Р может быть использован в его физических качествах, если и только если его поведение на входе/выходе в соответствии с научными данными может быть использовано для моделирования других специфических процессов.== Проекты супертьюринговых машин ==Существует несколько десятков проектов супертьюринговых машин:* попытка отказаться от линейности времени: оно замедляется, ускоряется, замыкается. Как известно из физики, такие процессы действительно существуют; * делаются попытки использовать актуальную бесконечность: имеется в виду, что сумма бесконечного числа членов может иметь вполне определенное значение;* самые большие надежды возлагаются на [[Квантовые гейты | квантовые компьютеры]]. Чтобы осуществить вычисление, во-первых, необходимо управлять кубитами, во-вторых, дать реализоваться квантовому алгоритму, в-третьих, измерить состояния кубитов регистра. В принципиальном отношении все три операции осуществимы.
Смысл двух приведенных выше тезисов состоит в обосновании возможности сверхтьюринговых машин== См. также ==* [[Стековые машины, способных осуществлять гипервычисления. эквивалентность двухстековой машины МТ]]* [[Лямбда-исчисление]]* [[Линейный клеточный автомат, эквивалентность МТ]]
== Проекты супертьюринговых машин Примечания ==Существует несколько десятков проектов супертьюринговых машин. * Ввод информации еще на стадии выполнения программы, * Попытка отказаться от линейности времени: оно замедляется, ускоряется, замыкается. Как известно из физики, такие процессы действительно существуют. * Делаются попытки использовать актуальную бесконечность: имеется в виду, что сумма бесконечного числа членов может иметь вполне определенное значение.* Но самые большие надежды возлагаются на квантовые компьютеры. Чтобы осуществить вычисление, во-первых, необходимо управлять кубитами, во-вторых, дать реализоваться квантовому алгоритму, в-третьих, измерить состояния кубитов регистра. В принципиальном отношении все три операции осуществимы.<references/>
== Источники информации ==
*[https://en.wikipedia.org/wiki/Hypercomputation Wikipedia {{---}} Hypercomputation]*[https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%B2%D0%B5%D1%80%D1%85%D1%82%D1%8C%D1%8E%D1%80%D0%B8%D0%BD%D0%B3%D0%BE%D0%B2%D1%8B%D0%B5_%D0%B2%D1%8B%D1%87%D0%B8%D1%81%D0%BB%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D1%8F| Wikipedia {{---}} Сверхтьюринговые вычисления]* [https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%B0%D1%88%D0%B8%D0%BD%D0%B0_%D0%97%D0%B5%D0%BD%D0%BE%D0%BD%D0%B0 Wikipedia {{---}} Машина Зенона]* [http://arxiv.org/ftp/math/papers/0209/0209332.pdf Hypercomputation: computing more than the Turing machine]
[[Категория: Теория формальных языков]]
[[Категория: Теория вычислимости]]
[[Категория: Вычислительные формализмы]]
36
правок

Навигация