图灵机:计算机科学的开端

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rumana777
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图灵机:计算机科学的开端

Post by rumana777 »

在学习期间,图灵对体育运动很感兴趣。长跑可以帮助你放松并缓解巨大的精神压力。他后来甚至获得了英国奥运会代表队的资格,但因伤病而无法参加。档案中保存着一张 1946 年他参加马拉松比赛的照片。

阿兰·图灵完成比赛
阿兰图灵完成比赛。来源

当还在剑桥的时候,艾伦就构思了创建通用计算设备的想法。 1936年,一位年轻的科学家提出了一个可以执行任何可能的数学运算的抽象模型。后来它被称为图灵机。

有趣的是,这项工作是基于二进制数系统的,尽管当时 准确的手机号码列表 十进制数系统占主导地位。该装置由两部分组成:

一条无限长的磁带,被分成多个单元格,每个单元格包含一个数学符号;
磁头沿着磁带移动,读取数据并根据严格的规则(算法)执行指定的操作。
图灵表明,如果一个问题可以表示为一系列逻辑步骤,那么机器就可以解决。这个想法成为了计算机科学发展的基础。

图灵机运行图
图灵机工作原理的示意图。来源
战争年代和恩尼格玛密码的破译
1938 年,阿兰·图灵加入了位于布莱切利园的英国主要密码部门。一年后,他被任命为Hut 8小组的负责人,并肩负着解开德国Enigma加密机秘密的任务。

德国自 1928 年起就一直使用这种设备来传送信息。经过不断的设计改进,到第二次世界大战开始时,恩尼格玛密码机已经变得坚不可摧。数百万种可能的组合和每日的代码变化可靠地隐藏了有关德国国防军计划的信息。为了取得优势,反希特勒联盟的盟友联手对这台机器进行了黑客攻击。 1939 年,波兰密码学家向英国和法国提供了恩尼格玛密码机的详细图表以及解密信息的发展情况。

德国Enigma加密机
德国 Enigma 加密机。来源
图灵研究了这些材料并意识到手动解密方法是无用的。他提议制造一台可以自动对钥匙进行分类的机器,“炸弹”就这样诞生了。这个重达 2.5 吨的装置由数百个电磁鼓和许多附加块组成。到战争结束时,布莱切利园共有 210 台机器投入运行,每天可解决多达 3,000 条信息。这大大加强了英国的地位并影响了战争的结果。
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