程序設計課程大學計算機基礎教學改革-powerpointtemplate-資料下載頁
2025-03-08 03:31本頁面
【正文】 合為 I={黑色，白色 }，它的輸出可能行動的集合就是： O={前移，后移 }，那么程序就是要告訴它在給定了輸入比如黑色情況下，它應該選擇什么輸出。 ?因而，一個程序就是一個從 I集合到 O集合的映射。 ?我們也可以用列表的方式來表示程序 計算機科學與技術系 建模 ?程序 1： 輸入 輸出 黑色 前移 白色 后移 ?這個程序非常簡單，它告訴小蟲當讀到一個黑色方格的時候就往前走一個方格，當讀到一個白色方格的時候就后退一個格。 ?假設小蟲所處的世界的一個片斷是： ? 黑 黑 黑 白 白 黑 白 ?? ，小蟲從左端開始。 計算機科學與技術系 建模 ?現實世界中的小蟲肯定不會這樣傻的在那里無限循環(huán)下去。 ?我們還需要改進這個最簡單的模型 ?首先，我們知道小蟲除了可以機械地在世界上移動以外，還會對世界本身造成影響，因而改變這個世界。比如蟲子看到旁邊有食物，它就會把那個東西吃掉了。 ?在我們這個模型中，也就相當于我們必須假設小蟲可以改寫紙帶上的信息。 計算機科學與技術系 建模 ?因而，小蟲可能的輸出動作集合就變成了： O={前移，后移，涂黑，涂白 }。 ?我們可以把程序 1改為比如： 程序 2： 輸入 輸出 黑 前移 白 涂黑 紙帶：黑 黑 白 白 黑 ?? ?小蟲將會不停的重復上面的動作不斷往前走，并會把所有的紙帶涂黑 計算機科學與技術系 建模 ?小蟲比起真實世界中的蟲子有弱點： ?給它固定的輸入信息，它都會給你固定的輸出信息！每當黑色信息輸入的時候，無論如何它都僅僅前移一個方格，而不會做出其他的反應。 ?在現實環(huán)境中遇到食物： ? 真實的蟲子有兩種反應：吃 /不吃 計算機科學與技術系 建模 ?這就是加入小蟲的內部狀態(tài)！ ?假設黑色方格是食物，蟲子可以吃掉它，而當吃到一個食物后，小蟲子就會感覺到飽了。當讀入的信息是白色方格的時候，雖然沒有食物但它仍然吃飽了，只有當再次讀入黑色時候它才會感覺到自己饑餓了。 ?因而，我們說小蟲具有兩個內部狀態(tài)，并把它內部狀態(tài)的集合記為： S={饑餓，吃飽 }。這樣小蟲行動的時候就會不僅根據它的輸入信息，而且也會根據它當前的內部狀態(tài)來決定它的輸出動作，并且還要更改它的內部狀態(tài)。 計算機科學與技術系 建模 當前內部狀態(tài) s 輸入數值 i 輸出動作 o 下一時刻的內部狀態(tài) s‘ 黑 饑餓 涂白 吃飽 黑 吃飽 后移 饑餓 白 饑餓 涂黑 饑餓 白 吃飽 前移 吃飽 計算機科學與技術系 擴展小蟲模型 小蟲的行為比以前的程序復雜了一些。盡管從長期來看，它最后仍然會落入機械的循環(huán)或者無休止的重復。然而這從本質上已經與前面的程序完全不同了，因為當你輸入給小蟲白色信息的時候，它的反應是你不能預測的！它有可能涂黑方格也有可能前移一個。 如果你已經徹底搞懂了我們的小蟲是怎么工作的，那么你已經明白了圖靈機的工作原理了！因為從本質上講，最后的小蟲模型就是一個圖靈機！ 計算機科學與技術系 擴展小蟲模型 ? 可以把小蟲的輸入集合、輸出行動集合、內部狀態(tài)集合進行擴大，這個模型就一下子實用多了。 ? 但是所有這些改變仍然沒有逃出圖靈機的模型：輸入集合、輸出集合、內部狀態(tài)、固定的程序！就是這四樣東西抓住了小蟲信息處理的根本。 ?圖靈機由哪幾部分組成 ?計算機由哪幾部分組成 ?它們之間的關系 計算機科學與技術系 演講完畢，謝謝觀看！
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