拖动“速度”,看读写头在纸带上一步步读、写、移动——再简单的规则,也能完成计算。
看状态与步数如何随规则滚动。
先猜一猜:规则简单到只有几行,也能算出复杂的结果吗?
这台机器只会三件事:读一格、改写这一格、向左或向右移一格。可就是这“三个动作 + 一张状态表”,被证明能完成任何可计算的计算——这就是“通用图灵机”的厉害之处。详见 图灵机:计算的“最小模型”。
最上面的一个黑格,每一行按同一条规则往下长一行——拖动“规则号”,看同样是 256 条规则里的一条,如何决定了图案是长成三角形、走向混沌,还是干脆消失。
规则只是一张 8 行的对应表,却能长出分形、混沌或空白。
先猜一猜:同一张 8 行的规则表,只换一个规则号,长出来的图案会完全不同吗?
一条规则的“全部内容”,只是右边那张 8 行的对应表。可 110 号规则已经被证明是“图灵完备”的——它能模拟任何计算机能做的事。所以“能力”不在于规则多复杂,而在于规则能不能被反复迭代。想弄清“算得出”和“算不出”的分界,看这里:可计算性:有些问题算不出。
真实世界的声音、图像都是连续变化的。拖动“采样密度”和“量化位数”,看一条连续波形怎样被切成一个个离散样本、再被压成有限个档位——最后交给机器的,只剩 0 和 1。
采样太稀会“认错”波形,量化太粗会丢掉细微变化。
先猜一猜:采样越密、档位越多,还原就越准——那代价是什么?
机器不会读“连续”的东西,它只认离散的符号——所以进入计算机之前,一切都要先被采样、量化,编成一串 0 和 1。同一套思路,战时也用在截获的电报信号上:先把信号变成符号,剩下的才是破译。详见 破译恩尼格玛:密码的战争。
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