Page 36 - 信息的脉络

·信息的脉络·
一个方格。虽然机器的状态和符号数量是有限的，但纸袋应是无限长的，有限的
计算空间。正不是说添加到机器上的质量是无限的。在任意一个计算中任意一个
给定的阶段，纸带的长度都是有限的，但是我们可以选择添加更多纸带。图灵机
能够根据状态集的制定，读写纸带，并沿着纸带往左或往右移动。机器的动作很
简单：从某个特定状态开始，查看第一方格中的内容。根据状态和方格中的内容，

机器要么擦除方格原有内容并写入新内容，要么不做任何改动，然后往左或往右
移动到下一个方格，并且改为新的内部状态。
我们可以构造出一个特殊的图灵机，它接受任意一个图灵机的编码，然后模

拟 M 的运作，这样的图灵机称为通用图灵机（Universal Turing Machine）。现代
电子计算机其实就是这样一种通用图灵机的模拟，它能接受一段描述其他图灵机
的程序，并运行程序实现该程序所描述的算法。只要有正确的程序、充足的时间、
足够的内存，通用计算机就能模拟其他任意计算机。

图灵提出图灵机的模型并不是为了同时给出计算机的设计，它的意义有如下
几点：
①它证明了通用计算理论，肯定了计算机实现的可能性，同时它给出了计算

机应有的主要架构；
②图灵机模型引入了读写与算法与程序语言的概念，极大地突破了过去计算
机器的设计理念；
③图灵机模型理论是计算学科最核心的理论，因为计算机的极限计算能力就
是通用图灵机的计算能力，很多问题可以转化到图灵机这个简单的模型来考虑。

通用图灵机向人们展示这样一个过程：程序和其输入可以先保存到存储带上，
图灵机就按程序一步一步运行直到给出结果，结果也保存在存储带上。更重要的是，
隐约可以看到现代计算机主要构成，尤其是冯·诺依曼理论的主要构成。

图灵的分析为理解计算技术提供了一种独到而深刻的洞见。计算的概念原来
远不止算术和代数运算。同时，这种眼光预见到了原则上能够计算任何可计算的
东西的通用机。
阿兰·图灵（1912—1954 年），计算机科学的奠基人之一。他的名字与图灵机、

通用性、人工智能、图灵测试紧密相连。24 岁时，他写了一篇开创性论文——《论
可计算数及其在判定问题上的应用》，该论文成为计算机科学奠基石之一。第二
次世界大战期间，图灵应召进入布莱切利庄园从事密码破译工作。1945 年，在英
国国家物理实验室设计了“自动计算机”。1949 年，图灵开始在曼彻斯特大学计

算机实验室工作，为 Mark I 计算机开发程序。1950 年，图灵发表论文《计算器与
智能》，提出了“计算机是否会思考”这个问题。1954 年，因同性恋问题，他吃

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