Turingi masin on filosoofiline konstruktsioon arvuti toimimise kohta, mille leiutas 1936. aastal 20. sajandi kuulus inglise matemaatik ja loogik Alan Turing. Turingi masina ideed on aluseks kõigile kaasaegsetele arvutitarkvara- ja riistvarasüsteemidele, mis eksisteerivad alates 2011. aastast, kuigi Turingi loodud tegelikke kontseptsioone ei kasutatud kunagi tegeliku seadme ehitamiseks ja need leiutati enne digitaalsete arvutite olemasolu. tõeline vorm. Põhimõtted, mille alusel Turingi masin töötab, hõlmavad sisend- ja väljundandmete juhtseadiseid, andmete mingil kujul töötlemise masinat ja kehtestatud reeglite kogumit selle kohta, kuidas masin neid andmeid töötleb.
Alan Turingi avastuse geenius seisnes selles, et mis tahes järjekindlat sümbolite rühma, mis esindab tähenduslikku teavet, näiteks matemaatilisi sümboleid või keelt koosnevaid tähti, saab masinaga mehaaniliselt töödelda, kui neile antakse nende töötlemiseks õiged reeglid. Selle tulemuseks oleks mehaaniliste seadmete loomine, millelt saaks keeruliste probleemide korral esitada loogilisi küsimusi ja mis annavad kiiresti erapooletuid vastuseid. Turingi masin oli selles osas arvutialgoritmi eelkäija, mis on koostatud loend arvutikäskudest, millele arvutite keskprotsessorid (CPU-d) tuginevad 2011. aasta seisuga.
Turingi masina disain oli 21. sajandi tänapäevaste andmetöötlusstandardite järgi lihtsustatud ja selle füüsiline funktsioon oli selle rakendamisel ebapraktiline, kuid ideedel, millele see ehitati, oli kindel alus. Masin koosnes lindist või paelast, millele oli trükitud sümbolid, mida sai pea järgi lugeda, kui lint sellest üle lasti. Kui sümboleid loeti, kutsusid need esile teatud olekud masinas, mis suunaksid lindi liikumist ja mõjutaksid masina poolt toodetud väljundväärtusi. 2011. aasta analoog tänapäevastele arvutisüsteemidele oleks see, et lint esindab arvutitarkvara koodi või algoritme, lugejaks on protsessor ning väljundiks oleks kuva- ja edastussüsteemid nagu monitorid, kõlarid ja printerid, võrguliiklus jne.
Turingi masina ideid peeti mis tahes arvutusteseeria põhifunktsiooniks ja neid võis võrrelda ka inimaju tööga. Turing ise ja teised omaaegsed uskusid, et Turingi masinat saab kohandada praktiliselt igat tüüpi arvutuste tegemiseks ja toimida universaalse masinana kõigi inimprobleemide lahendamiseks. Probleem, mis kontseptsiooniga peagi esile kerkis, on aga tuntud kui Turingi tarpit ja viitab tõsiasjale, et kuigi Turingi masin suudab töödelda mis tahes iseseisvat sümbolite komplekti, tuleb sellisel masinal anda sisukaid vastuseid. Küsimused toetuvad täielikult üha keerukamatele ja mitmekihilisematele töötlemisreeglitele.
Arvutiteadusel tekkis peagi probleeme sellega, kuidas Turingi masina põhimõtetel põhinevad tarkvara- ja riistvarasüsteemid võivad takerduda mõttetutesse arvutustesse, mida nimetatakse programmitsükliteks. Loogikapiirangud viisid Turingi masina põhimõtete, näiteks kvant- ja tõenäosuslike Turingi masinate põhimõtete kohandamiseni. Tõenäosuslik Turingi masin kasutab ideed, et masinas käivitatakse samaaegselt mitu linti, et saada paralleelselt erinevaid tulemusi, mida seejärel üksteise suhtes kaalutakse, lähtudes tõenäosusest, milline tulemus on kõige tõenäolisem. Sellised masinad jõuaksid järeldustele sarnaselt sellega, kuidas 2011. aasta seisuga töötab uduloogika tarkvara täiustatud juhtimissüsteemides.
Turingi masina printsiibil põhineval kvantarvutil oleks lõpmatu pikkusega lint sümbolite lahtritega, mis on kuni lugemiseni püsivas määramatus olekus. See pakuks paralleeltöötluse vormi, mis oleks alates 2011. aastast tunduvalt parem kui arvutites kasutatavad andmetöötlusprotseduurid. Quantum Turingi masinad pakuvad võimalust salvestada mälu üksikutesse lahtritesse mitu väärtust kuni juurdepääsuni, mida tavalised loogikapõhised arvutid ei suuda. teha.