我的貓居然是圖靈機？！

原作：Chloé Lourseyre

博雯 編譯整理

量子位 報道 | 公眾號 QbitAI

震驚！

我的貓居然是圖靈機！

不信，先把祖師爺關(guān)于圖靈機的定義拉出來看一下：

在一條無限長的紙帶（tape）上，一個讀/寫頭進行移動，或按照特定的指令集執(zhí)行更加復雜的行為：

圖靈本人還證明：只要圖靈機可以被實現(xiàn)，就能夠用來解決任何可計算問題。

可以說，這一非實體概念是任何一個現(xiàn)代計算機程序的層級結(jié)構(gòu)能達到的最高水平。

所以，要成為一只圖靈貓，就至少要做到：

• 輸入和輸出
• 增加或減小當前內(nèi)存值
• 在當前的紙帶上向左或向右移動
• 執(zhí)行循環(huán)

接下來，你將看到貓貓能模擬出圖靈機的完整證明流程。

勇敢的貓貓快去創(chuàng)造奇跡

整個證明流程最快只需花費5分鐘。

首先，來進行一個簡單的輸入：

戳！

然后迅速得到了輸出：

一個看鏟屎官的眼神和瀟灑的轉(zhuǎn)身！

顯然，貓貓具有處理輸入和輸出的能力，條件完成（1/4）。

接下來是看貓貓能不能完成內(nèi)存值的增減，不過前提是先擁有一個內(nèi)存條。

再復習一遍圖靈機的概念：

無限長的紙帶（tape）會被分割成一個個的方格（square），每個格子上可以寫上至多一個字符（symbol）。

而讀寫頭（head）相當于指向其中一個格子的指針，可以讀取、擦除、寫入當前格子的內(nèi)容，也可以每次向左或向右右移動一個格子

剛好，貓貓把鏟屎官買的貓糧弄灑在了鏟屎官的房間地板上，就是這個了！

（鏟屎官的東西當然都是貓貓的啦）

可以像右邊這樣，把地板磚看作是紙帶上的方格，相當于是一個內(nèi)存單元。

貓貓可以識別到地板上的貓糧以讀取內(nèi)存值，可以跑過去吃掉貓糧以擦除內(nèi)存值，也可以再次踹翻貓糧，在內(nèi)存條上其他位置寫入新的值。

增加或減小當前內(nèi)存值，完成（2/4）！

后面兩條就簡單了，貓貓顯然具有向左向右移動內(nèi)存頭的能力：

這下貓貓就可以繼續(xù)在別的瓷磚里讀取/擦除/寫入貓糧了。

也就是移動內(nèi)存頭來編輯另一個內(nèi)存單元。

而當鏟屎官剛剛收拾完之后，貓貓又能在極小的時間差內(nèi)再次打翻貓糧，完成一次完美的循環(huán)：

兩個條件一次完成，（4/4）！

上述整個實驗流程都來自一名國外博主Chloé Lourseyre，她在完成了實驗后興奮宣布：

貓貓做到了能夠用圖靈機做到的大部分事情，所以，這是一只圖靈完備貓！

……嗎？

顯然不是。

雖然成功模擬圖靈機，能執(zhí)行所有可被描述的計算是實現(xiàn)圖靈完備 （Turing Complete）的充分必要條件，但人家圖靈機還有一個無限長的紙帶呢。

而鏟屎官并沒有無限大的房子（淚目了家人們）。

因此，Chloé Lourseyre本人雖然手握圖靈貓，卻連一串簡單的代碼都無法執(zhí)行：

貓貓為科學付出了太多

不過針對上面的問題，也有熱心網(wǎng)友提出了改進建議：

雖然沒辦法啟動和運行計算服務，但可以改變商業(yè)模式，將其作為一個世界級的熵源（Entropy Source）來出售嘛！

技術(shù)上是沒啥護城河（任何一個有貓、貓糧、激光裝置的人都能做到），不過可以通過混合不同品種的貓糧，改變激光速度等方式，把積累的知識轉(zhuǎn)化為一個優(yōu)秀的貓熵（Cat-Entropy）系統(tǒng)服務業(yè)務。

甚至還有改進建議的改進建議：

為了防止競爭者觀察你的貓群行為后預測到你的熵流輸出，可以用一個隨機數(shù)據(jù)源來驅(qū)動激光裝置。

比如把激光裝置綁在另一個貓貓的背上，然后將其輸出轉(zhuǎn)換成G代碼（一種數(shù)控編程語言）的移動指令，再傳遞到對象激光器上。

最離譜的是這位：

找64個貓貓核心，搞一臺量子計算機出來！

不過說到這個量子學，貓貓可就又不困了啊。

來，請出科學界和貓貓界的雙料頂流，薛定諤的貓：

把一只貓、一個裝有氣體的玻璃燒瓶和放射性物質(zhì)放進封閉的盒子里，當盒子內(nèi)的監(jiān)控器偵測到衰變粒子時，就會打破燒瓶，殺死這只貓。

根據(jù)量子力學的哥本哈根詮釋，在實驗進行一段時間后，貓就會處于又活又死的疊加態(tài)。

可如果實驗者打開盒子觀察內(nèi)部，他看到的貓只會是死亡或存活的狀態(tài)，而非又活又死的疊加態(tài)。

這就引出了一個問題：量子疊加到底在何時終止，或坍縮成兩種可能狀態(tài)中的一種狀態(tài)？

貓貓表示：隨便吧，反正我心已經(jīng)死了。

哦，還有這個拉長貓，你看到的是一個表情包，但有人卻看到了流體力學，還為此一本正經(jīng)地寫了篇論文：

論文中提到：液體定義的核心是一種行為，即一種材料必須能夠修改其形狀，以適應容器。

而這個行為還必須有一個特定的持續(xù)時間，在流體力學中叫做弛豫時間（Relaxation Time）。

所以如果要判斷貓貓是否為液體，就要看它是否能在給定的弛豫時間內(nèi)，根據(jù)容器調(diào)整自己的形狀。

這篇文章最終也獲得了2017年的搞笑諾貝爾物理學獎。

所以，貓貓真的是為科學付出了很多呢。

原文鏈接：
https://belaycpp.com/2021/11/24/is-my-cat-turing-complete/

參考鏈接：
[1]https://news.ycombinator.com/item?id=29329385
[2]https://www.youtube.com/watch?v=RPQD7-AOjMI
[3]https://drgoulu.com/wp-content/uploads/2017/09/Rheology-of-cats.pdf