什么是图灵测试，图灵机的工作原理详解

很多朋友对什么是图灵测试，图灵机的工作原理详解不是很了解，每日小编刚好整理了这方面的知识，今天就来带大家一探究竟。

图灵测试简介图灵测试是由艾伦麦吉森图灵发明的，是指当测试者与被测试者(一个人和一台机器)分离时，通过一些设备(如键盘)向被测试者随意提问。

经过多次测试，如果超过30%的测试者不能确定被测试者是人还是机器，那么机器已经通过测试，被认为具有人类智能。图灵测试这个词来自于计算机科学和密码学的先驱艾伦麦吉森图灵在1950年写的一篇论文《计算机器与智能》，其中30%是图灵在2000年对机器思维能力的预测，而我们目前已经远远落后于这个预测。

图灵测试内容图灵提出了一种测试机器是否具有人类智能的方法。也就是说，如果有一台计算机，它的运算速度非常快，它的记忆容量和逻辑单元的数量超过人脑，并且为这台计算机编写了许多智能程序，提供了大量合适种类的数据，是否可以说这台机器具有思维能力？

图灵肯定了机器可以思考，图灵测试也从行为主义的角度给出了智能问题的定义，从而提出了一个假设：即一个人以一种特殊的方式与对方进行一系列的问答，而不接触对方。如果他长时间不能根据这些问题判断对方是人还是电脑，那么他就可以认为这台电脑和别人一样具有智能，也就是这台电脑会思考。

这就是著名的“图灵测试”。那时候世界上只有几台电脑，其他几乎所有的电脑根本通不过测试。

很难区分一个想法是“自我创造”的想法还是精心设计的“模仿”，任何自我创造想法的证据都可以被拒绝。图灵试图解决长期以来关于如何定义思维的哲学争论。他提出了一个主观但可操作的标准：如果一台计算机与有意识的个体进行行为(act)、反应(react)和交互，那么它就应该被认为是有意识的。

为了消除人类头脑中的偏见，图灵设计了一种“模仿游戏”，即图灵测试：远处的人类测试者根据两个实体在指定时间内对他提出的各种问题的反应来判断是人类还是计算机。通过一系列这样的测试，可以从计算机被误判为人的概率来衡量计算机智能的成功与否。

图灵预言，在20世纪末，计算机一定会通过图灵测试。2014年6月7日，在英国皇家学会举办的“图灵测试2014”大会上，主办方雷丁大学发布新闻稿，宣称由俄罗斯人弗拉基米尔维塞洛夫创立的人工智能软件尤金古斯特曼(Eugene Goostman)通过了图灵测试。“尤金”软件虽然远非“会思考”，但也是人工智能乃至计算机史上的标志性事件。#p##e#

关于图灵机的背景，详细解释了图灵机的工作原理。图灵机的历史发展是公认的现代计算机的原型。这台机器可以读取一系列0和1，它们代表解决某个问题所需的步骤。按照这一步走，就能解决某个问题。

这个概念在当时是革命性的，因为即使在20世纪50年代，大多数计算机也只能解决一个特定的问题，不具有普适性，而图灵机在理论上是通用的。

一方面，图灵机的出现奠定了现代数字计算机的基础(你要知道冯诺依曼后来根据图灵的想法设计了第一台计算机)。另一方面，根据图灵机的基本简明概念，也可以看出可计算极限是什么。也就是说，实际上计算机的能力原则上是有限的。

请注意，这里的电脑极限并不是指不能吃饭、扫地等硬件极限，只是从信息处理的角度来说，电脑还是有极限的。这就是图灵机的停机时间问题。

图灵机原理与分析图灵的基本思想是用机器模拟人用纸笔做数学运算的过程。他把这个过程看作是以下两个简单的动作：1)在纸上书写或擦除一个符号；2)把注意力从纸的一个位置转移到另一个位置；在每个阶段，一个人对下一步行动的决定取决于(a)这个人当前关注的纸上某个位置的符号和(b)这个人当前的思维状态。

为了模拟这个操作过程，图灵构建了一个假想的机器，它由以下几部分组成：

无限长的纸带。纸带被分成一个接一个的小格子，每个格子包含一个来自有限字母表的符号，字母表中的特殊符号表示空格。纸带上的方块从左到右编号为0，1，2。纸带的右端可以无限拉伸。读写磁头。读写头可以在纸带上左右移动，可以读取当前网格上的符号，也可以改变当前网格上的符号。状态寄存器。

它用于保存图灵机的当前状态。图灵机所有可能状态的数量是有限的，有一种特殊的状态，叫做停止状态。

一组控制规则。它根据机器的当前状态和当前读写头指向的网格上的符号决定读写头的下一步动作，并改变状态寄存器的值，使机器进入新的状态。这台机器的每个部分都是有限的，但它有一个潜在的无限纸带，所以这台机器只是一个理想的设备。

图灵认为这样的机器可以模拟人类可以进行的任何计算过程。我们换个思路来理解图灵机：注：以下内容来自百度文库：bug的隐喻：我们不妨考虑这样一个问题。假设一个bug在地上爬，那么从bug信息处理的角度应该如何建立它的模型？首先，我们需要对bug所在的环境进行建模。

我们不妨假设小虫生活的世界是一个无限长的纸带，它被分成若干个小方块，每个方块只有两种颜色：黑色和白色。黑色表示盒子里有食物，白色表示没有食物。假设小虫只有一个感觉器官：眼睛，视力很差，也就是说只能感觉到所在正方形的颜色。所以这个方块所在的黑色或白色信息就是bug的输入信息。

其次，bug有输出动作，可以在方块上前进后退，也可以把方块涂成黑色或白色。最后，bug会有两种内部状态，即{饿，饱}。此类bug按照以下过程运行：

程序：在输出当前内部状态的时刻进入内部状态；黑色饥饿，白色饥饿，黑色饱腹，黑色饱腹，然后移动到饥饿，白色饥饿，黑色饱腹，向前饱腹。

即，如果你目前处于饥饿状态，有食物就吃，没食物就“吐出食物”；如果你目前吃饱了，无粮则前进，有粮则后退，转而饥饿。那么bug在读取黑白、白底黑字之类的纸带时会怎么做呢？蠕虫用圆圈表示，从最左边移动，灰色表示饥饿，白色表示饱足。箭头指示运动的方向。

从上到下，bug根据纸带的颜色和自身的内部状态一步一步的检查。

在规则表中找到相应的项目并采取措施。比如第五步读取的盒子是黑色的，内部状态是满的。根据这两个输入信息，在规则表中找到的对应项是第二项，根据bug应该是后移，内部状态变成饥饿。不难看出，在第8步中，情况与第4步完全相同。输入的全是白纸胶带和饥饿。根据程序，bug会在4到8之间重复动作，继续。

虽然长此以往，bug会陷入机械循环，但是当你给bug输入白色信息时，它的反应可能会完全不同(比如第4步和第6步的行为)。所以只要bug的内部状态和程序非常复杂，bug的行为就会越来越超出你的想象！我相信你已经了解了这个bug模型，那么你已经掌握了图灵机的工作原理，因为本质上，这个bug模型就是一个图灵机。

图灵机是一个可以转换输入信息并给出输出信息的系统。比如前面提到的bug，纸带上一个正方形的颜色信息就是对bug的输入，bug采取的动作就是它的输出。但是这样看的话，你会发现似乎bug的输出太简单了。因为它只有几个简单的输出动作。

但是，别忘了，复杂来自于组合！虽然每个bug的输出动作都很简单，但是当所有这些输出动作组合在一起的时候，可能会非常复杂！比如我们可以把初始时刻的纸带看作输入信息，那么在任意长的时间后，比如100年后，bug就会通过不断涂抹纸带来留下最后的信息。

就是输出信息。那么这个bug完成的过程就是一个计算。其实在图灵机的正常定义中，有一个所谓的关机状态。图灵机到了关机状态，我们就认为已经计算好了，不用再等100年了。自然，我们可以通过组合几个图灵机来完成越来越多的计算。如果一个图灵机对纸带信息转换的结果输入到另一个图灵机，再输入到其他图灵机，这就是计算的组合。

也许你还在担心上面提到的无限多的内部状态和无限复杂的程序，那么到现在为止，你就不难理解了，我们其实不需要写一个无限复杂的程序列表，只需要把这些图灵机组合起来就可以产生复杂的行为。

以上知识分享希望能够帮助到大家！