ผลงานของอลันทัวริงต่อวิทยาการคอมพิวเตอร์

Alan Turingหนึ่งในผู้บุกเบิกวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์ (เชิงทฤษฎี) ได้ให้ความช่วยเหลือทางวิทยาศาสตร์มากมายในสาขาของเรารวมถึงการกำหนดเครื่องทัวริงวิทยานิพนธ์ศาสนจักรทัวริง อย่างไรก็ตามการค้นพบที่สำคัญของเขาไม่ได้ จำกัด เฉพาะสิ่งที่ฉันระบุไว้

เพื่อเป็นเกียรติแก่วันคล้ายวันเกิดครบรอบ 100 ปีของเขาฉันคิดว่ามันคงจะดีถ้าขอรายชื่อที่สำคัญยิ่งเกี่ยวกับวิทยาการคอมพิวเตอร์ของเขาเพื่อที่จะขอบคุณงานของเขา

ดังนั้นสิ่งที่อลันทัวริงมีส่วนร่วมสำคัญ / มีอิทธิพลต่อวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์คืออะไร?

คำถามนี้เป็นคำถามมากมายเช่นการขอความช่วยเหลือจากฟิสิกส์ของนิวตันหรือวิชาชีววิทยาของดาร์วิน! แต่มีแง่มุมที่น่าสนใจที่จะคำถามที่แสดงความคิดเห็นจำนวนมากได้ยึดแล้วเมื่อ: คือว่านอกเหนือจากการมีส่วนร่วมอย่างมากที่ทุกคนรู้ว่ามีความอุดมสมบูรณ์ของผลงานที่มีขนาดเล็กที่คนส่วนใหญ่ไม่ทราบเกี่ยวกับ --- เช่นเดียวกับข้อมูลเชิงลึกหลาย เราคิดว่า "ทันสมัย" มากกว่า แต่ทัวริงแสดงให้เห็นในคำพูดต่าง ๆ ที่เขาเข้าใจได้อย่างสมบูรณ์แบบ (อนึ่งสิ่งนี้เป็นจริงของนิวตันและดาร์วิน)

ตัวอย่างที่ฉันชอบ (นอกเหนือจากที่กล่าวถึงก่อนหน้านี้):

ใน "Computing Machinery and Intelligence" ทัวริงมีการอภิปรายที่ค่อนข้างทันสมัยเกี่ยวกับประโยชน์ของอัลกอริทึมแบบสุ่ม:

อาจเป็นการดีที่จะรวมองค์ประกอบแบบสุ่มไว้ในเครื่องเรียนรู้ องค์ประกอบแบบสุ่มค่อนข้างมีประโยชน์เมื่อเรากำลังค้นหาวิธีการแก้ปัญหา สมมติว่าเราต้องการหาตัวเลขระหว่าง 50 ถึง 200 ซึ่งเท่ากับสี่เหลี่ยมของผลรวมของหลักเราอาจเริ่มต้นที่ 51 จากนั้นลอง 52 และดำเนินต่อไปจนกว่าเราจะได้หมายเลขที่ทำงาน หรือเราอาจเลือกตัวเลขแบบสุ่มจนกว่าเราจะได้ตัวเลขที่ดี วิธีนี้มีข้อได้เปรียบที่ไม่จำเป็นในการติดตามค่าที่ลองใช้ แต่ข้อเสียที่อาจลองเหมือนกันสองครั้ง แต่วิธีนี้ไม่สำคัญถ้ามีวิธีแก้ปัญหาหลายวิธี วิธีการที่เป็นระบบมีข้อเสียคืออาจมีกลุ่มก้อนขนาดใหญ่ที่ไม่มีวิธีแก้ปัญหาใด ๆ ในภูมิภาคซึ่งจะต้องทำการตรวจสอบก่อน ขณะนี้กระบวนการเรียนรู้อาจถูกมองว่าเป็นการค้นหารูปแบบของพฤติกรรมที่จะทำให้ครูพึงพอใจ (หรือเกณฑ์อื่น ๆ ) เนื่องจากอาจมีคำตอบที่น่าพอใจจำนวนมากวิธีการสุ่มดูเหมือนจะดีกว่าระบบ ควรสังเกตว่ามันถูกใช้ในกระบวนการวิวัฒนาการแบบอะนาล็อก

ทัวริงก็ยังเห็นได้ชัดว่าเป็นคนแรกที่ใช้คอมพิวเตอร์ดิจิตอลเพื่อค้นหา counterexamples เพื่อ Riemann สมมุติฐาน - ดูที่นี่

นอกจากผลทางด้านเทคนิคจากวิทยานิพนธ์ปริญญาเอก 1939 ทัวริง (กล่าวโดยเลฟ Reyzin) วิทยานิพนธ์ที่เป็นเรื่องน่าทึ่งมากสำหรับการแนะนำแนวคิดของออราเคิลและrelativizationเข้าไปในทฤษฎีการคำนวณ (บางคนอาจหวังว่าทัวริงไม่เคยทำแบบนั้น แต่ฉันไม่ได้เป็นหนึ่งในนั้น! :-D)

ท้ายที่สุดขณะนี้คือพื้นฐานดูเหมือนว่าไม่มีใครยังกล่าวถึงหลักฐานของการดำรงอยู่ของสากลเครื่องจักรทัวริง --- ที่เป็นผลงานที่แตกต่างจากการกำหนดรูปแบบเครื่องทัวริงกำหนดวิทยานิพนธ์โบสถ์ทัวริงหรือพิสูจน์ unsolvability ของ Entscheidungsproblem แต่เนื้อหา "โดยตรง" ที่เกี่ยวข้องมากที่สุดของพวกเขาใด ๆ กับหลักสูตรของการปฏิวัติคอมพิวเตอร์

ฉันไม่รู้เรื่องเหล่านี้จนกระทั่งเมื่อไม่นานมานี้

1) การสลายตัว LUของเมทริกซ์เกิดจากการทัวริง! พิจารณาว่าการสลายตัวของ LU พื้นฐานเป็นอย่างไรสิ่งนี้เป็นสิ่งที่ควรค่าแก่การเน้นและเป็นที่รู้จักอย่างกว้างขวางมากขึ้น (1948)

2) ทัวริงเป็นคนแรกที่คิดค้น "paper algorithm" สำหรับหมากรุก ณ จุดนั้นคอมพิวเตอร์ดิจิตอลเครื่องแรกยังอยู่ในระหว่างการสร้าง (1952)

การเขียนโปรแกรมหมากรุกมีกลุ่มคนที่มีชื่อเสียงโด่งดังเช่นแชนนอนทัวริงเฮิร์บไซม่อนเคนทอม ธ อมป์สันและอีกสองคนสุดท้ายได้รับรางวัลทัวริง และแน่นอน Simom ก็ชนะรางวัลโนเบลเช่นกัน (แชนนอนขึ้นมาด้วยวิธีการประเมินตำแหน่งหมากรุกในปี 1948)

ทัวริงเป็นศูนย์กลางในการกำหนดอัลกอริธึมและความสามารถในการคำนวณดังนั้นเขาจึงเป็นหนึ่งในผู้คนที่ช่วยประกอบเลนส์อัลกอริธึม อย่างไรก็ตามฉันคิดว่าการมีส่วนร่วมที่ยิ่งใหญ่ที่สุดของเขาคือการดูวิทยาศาสตร์ผ่านเลนส์อัลกอริทึมและไม่ใช่แค่การคำนวณเพื่อประโยชน์ในการคำนวณ

ระหว่าง WW2 ทัวริงใช้ความคิดในการคำนวณและคอมพิวเตอร์เชิงกล (ตรงข้ามกับมนุษย์) เพื่อช่วยสร้างTuring – Welchman bombeและเครื่องมืออื่น ๆ และเทคนิคที่เป็นทางการสำหรับการวิเคราะห์ crypto เขาเริ่มต้นการเปลี่ยนแปลงของวิทยาการเข้ารหัสลับรูปแบบศิลปะเป็นวิทยาการเข้ารหัสลับที่ Claude Shannon เสร็จสิ้น Alan Turing ดู cryptology ผ่านเลนส์อัลกอริทึม

ในปี 1948 ทัวริงตามเขาสนใจในสมองเพื่อสร้างเครือข่ายประสาทเทียมการเรียนรู้ครั้งแรก น่าเสียดายที่ต้นฉบับของเขาถูกปฏิเสธโดยผู้อำนวยการของ NPL และไม่ได้เผยแพร่ (จนถึงปี 1967) อย่างไรก็ตามมันมีการคาดการณ์ทั้ง Hebbian learning (1949) และ perceptrons ของ Rosenblatt (1957) ที่เรามักจะเกี่ยวข้องกับการเป็นเครือข่ายประสาทแรก เล็งเห็นถึงรากฐานของการเชื่อมโยง (ยังคงเป็นกระบวนทัศน์ขนาดใหญ่ในวิทยาศาสตร์พุทธิปัญญา) และประสาทวิทยาศาสตร์การคำนวณ Alan Turing มองสมองด้วยเลนส์อัลกอริธึม

ในปี 1950 ทัวริงตีพิมพ์เครื่องจักรและสติปัญญาของเขาที่มีชื่อเสียงและเปิดตัว AI เรื่องนี้มีผลต่อการเปลี่ยนแปลงทางจิตวิทยาและวิทยาศาสตร์พุทธิปัญญาซึ่งยังคงมองความรู้ความเข้าใจในการคำนวณในการเป็นตัวแทนภายใน อลันทัวริงมองเห็นจิตใจผ่านเลนส์อัลกอริธึม

ในที่สุดในปี 1952 (ตามที่ @ vzn) ทัวริงตีพิมพ์พื้นฐานทางเคมีของ morphogenesis. นี่เป็นงานที่เขาอ้างถึงมากที่สุด ในนั้นเขาถาม (และเริ่มตอบคำถาม) คำถาม: ตัวอ่อนสมมาตรทรงกลมจะพัฒนาไปสู่สิ่งมีชีวิตที่สมมาตรแบบไม่เป็นทรงกลมได้อย่างไรภายใต้การกระทำของการแพร่กระจายทางเคมีแบบสมมาตรเพื่อรักษา morphogens? วิธีการของเขาในบทความนี้คือฟิสิกส์ -y แต่วิธีการบางอย่างมีอากาศของ TCS; กระดาษของเขาสร้างข้อความเชิงคุณภาพอย่างเข้มงวด (ใช้ได้กับค่าคงที่และพารามิเตอร์ต่างๆ) แทนที่จะเป็นข้อความเชิงปริมาณโดยยึดตามเฉพาะ (ในบางสาขา: ไม่สามารถวัดได้) ค่าคงที่และพารามิเตอร์ ไม่นานก่อนที่เขาจะเสียชีวิตเขาศึกษาต่อโดยศึกษาแนวคิดพื้นฐานของสิ่งที่จะกลายเป็นแบบจำลองสิ่งมีชีวิตเทียมและการบำบัดทางชีววิทยาที่ไม่ต่อเนื่องและไม่แตกต่างกันมากขึ้น ในบล็อกโพสต์ฉันคาดการณ์ว่าเขาจะพัฒนาชีววิทยาได้อย่างไรถ้าเขามีเวลามากขึ้น Alan Turing เริ่มมองชีววิทยาผ่านเลนส์อัลกอริธึม

ฉันคิดว่าการมีส่วนร่วมที่ยิ่งใหญ่ที่สุด (และมักเพิกเฉย) ของทัวริงในด้านวิทยาการคอมพิวเตอร์ก็คือการแสดงให้เห็นว่าเราสามารถรวบรวมข้อมูลเชิงลึกโดยการดูวิทยาศาสตร์ผ่านเลนส์อัลกอริทึม ฉันหวังได้เพียงว่าเราให้เกียรติเขาด้วยการทำงานของเขาต่อไป

คำถามที่เกี่ยวข้อง

• เลนส์อัลกอริทึมในสังคมศาสตร์

• การรักษาที่ทันสมัยของเครือข่ายประสาท B-type ของ Alan Turing

• ผลกระทบของวิธีการของอลันทัวริงต่อ morphogenesis

ผลงานที่รู้จักกันน้อยกว่าหนึ่งคือตัวประมาณที่ดีสำหรับการประมาณสัดส่วนของประชากร "ยังไม่เห็น" เมื่อทำการสุ่มตัวอย่าง สิ่งนี้ใช้ในความหลากหลายทางชีวภาพ

บทความของทัวริงเกี่ยวกับการตรวจสอบกิจวัตรประจำวันขนาดใหญ่ซึ่งถูกนำเสนอในการประชุมที่เคมบริดจ์ในปีพ. ศ. 2492 มีการให้เหตุผลอย่างเป็นทางการเกี่ยวกับโปรแกรมที่พัฒนาโดย Floyd และ Hoare เกือบสองทศวรรษ กระดาษมีความยาวเพียงสามหน้าและมีแนวคิดในการใช้ค่าคงที่เพื่อพิสูจน์คุณสมบัติของโปรแกรมและความเป็นผู้ก่อตั้งที่ดีเพื่อพิสูจน์การเลิกจ้าง

เราจะตรวจสอบกิจวัตรประจำวันเพื่อให้แน่ใจว่าถูกต้องได้อย่างไร?

เพื่อให้ผู้ที่ตรวจสอบไม่ควรมีภาระงานมากเกินไปโปรแกรมเมอร์ควรทำการยืนยันจำนวนที่แน่นอนซึ่งสามารถตรวจสอบได้เป็นรายบุคคลและความถูกต้องของโปรแกรมทั้งหมดจะเป็นไปอย่างง่ายดาย

ทัวริงสนใจและทำงานบางอย่างในรูปแบบปฏิกิริยาการแพร่กระจายของสารเคมี การวิจัยในสาขานี้ขยายอย่างมากนับตั้งแต่เขาเริ่มตรวจสอบ มันแสดงให้เห็นว่ามีความผูกพันกับการคำนวณเช่นในแง่ "ทัวริงสมบูรณ์" [1] ปฏิกิริยาเคมีสามารถสร้างแบบจำลองด้วยสมการเชิงอนุพันธ์ไม่เชิงเส้นที่ซับซ้อนดังนั้นในแง่ที่มันแสดงให้เห็นว่าสมการเชิงอนุพันธ์ไม่เชิงเส้นที่มีความซับซ้อนเพียงพอสามารถจำลองเครื่องทัวริง เกิดจากกระดาษ 2494 "เคมีพื้นฐานของ morphogenesis" [4]

[1] จลนพลศาสตร์เคมีคือทัวริงสากลโดย Magnasco ใน PRL 97

[2] โครงสร้างทัวริงในปฏิกิริยาเคมีอย่างง่าย

[3] รูปแบบการทัวริงในระบบปฏิกิริยาเคมีเชิงเส้นที่มีการแพร่กระจายแบบไม่เชิงเส้นโดย Franz

[4] พื้นฐานทางเคมีของ morphogenesis วิกิพีเดีย

นี่คืออีกหนึ่งฉันพบในบล็อกของ Scott Aaronson (และนำ Q + A จากที่นั่น):

ในปริญญาเอกของเขา วิทยานิพนธ์ทัวริงศึกษาคำถาม (เป็นทฤษฎี):$F_α$

ให้เครื่องจักรทัวริงที่ทำงานตลอดไปมีลำดับαเสมอเช่นที่พิสูจน์ให้เห็นว่าทำงานตลอดไปหรือไม่$M$$F_α$$M$

ทัวริงได้รับการพิสูจน์:

เมื่อพิจารณาถึงเครื่องจักรทัวริงที่ทำงานตลอดไปมีการเข้ารหัสสัจพจน์ ( ) ที่พิสูจน์ว่านั้นทำงานตลอดไป$M$$F_{\omega+1}$$M$

น่าเสียดายที่คำจำกัดความและรายละเอียดทางเทคนิคยากที่จะสรุป แต่การโพสต์ลิงก์ไปยังบล็อกทำได้ดีมากในการอธิบาย

ที่นี่เป็นที่กว้างวิจัยสูง / รายละเอียด 9p สำรวจออนไลน์ / ย้อนหลังเฉพาะทัวริงและทั่วไปมากขึ้นผลงาน / longrange ในการบอกกล่าวของ American Society คณิตศาสตร์โดย SB คูเปอร์สำหรับการครบรอบ 100 ปี, Incomputability หลังจากที่อลันทัวริง ผลงานอื่น ๆ ที่กล่าวถึงในแบบสำรวจนี้:

• ข้อผิดพลาดในการปัดเศษในเมทริกซ์ประมวลผลกระดาษ 2491 มีอิทธิพลในการวิเคราะห์เชิงตัวเลขและการคำนวณทางวิทยาศาสตร์ในทฤษฎีการคำนวณ

• ที่ไม่ได้เผยแพร่ 1948 ห้องปฏิบัติการแห่งชาติทางกายภาพรายงาน อัจฉริยะเครื่องจักรอธิบายต้นconnectionistรุ่นที่คล้ายกันและสมัยเดียวกับที่มีชื่อเสียงMcCulloch และพิตส์ประสาท

• คะแนนจากการวิเคราะห์ทัวริงและทฤษฎีของmorphogenesisสามารถถือเป็นรากฐานทางปัญญาเริ่มต้นของการใหญ่ (และยังคงต่อเนื่อง / ใช้งาน) ทฤษฎีในภายหลังในองค์กรด้วยตนเองและปรากฏการณ์ฉุกเฉิน

( ฯลฯ )