可以机械地实施任何程序吗？

是否可以构建一个单一目的的（非图灵完整的）机械实现，例如Microsoft Word？是否可以实现诸如迭代器，一阶函数以及整个编程技术之类的东西？齿轮和其他机械零件能否代表数据结构甚至是程序对象？在某种程度上，这是否有必要建造一台通用的图灵等效机器，或者每个功能，变量等都可以以飞轮和/或齿轮，棘轮的形式拥有自己独特的机械结构，那么您呢？总之，我想知道标准计算机上的任何给定软件是否可以编译为机械蓝图。

— 亚历克斯·奈
source

我认为，运行Microsoft Word的某些程序甚至不需要在Turing Machine上运行，因为除了主事件循环外，应该知道Word中的所有过程都可以（证明）终止（除非有bug ofc）。

— Realz Slaw 2012年

是的，先生！

— Pratik Deoghare

如果这是可能的（似乎是可能的），那么应该有可能创建一个非图灵完整的计算机，充当编译器，并从源代码为其他计算机创建蓝图。本身可能会或可能不会完成的机器。

— 尼克·约翰逊

@Realz Slaw：如果您包含I / O，VBA宏或扩展名，则不会，例如，我怀疑Word如果您向它提供无限的Word文档会抱怨。可能达到极限的底层操作系统。

— reinierpost

@reinierpost，但是每个例程不需要完全完成；他们要么可以证明终止，要么可以证明不是。即，如果您向它提供了无限的文档，则证明它不会终止。我的观点是，大多数程序，我们让没有使用图灵完整的语言，因为我们可以把它限制在程序，我们可以证明终止，给定的非无限的数据，以及如果给予无限的数据不会终止; 如果您可以执行此操作，则停止问题就不会出现问题。TLDR；如果您无法证明例程是否终止，那么您就是一个糟糕的程序员。

— Realz Slaw 2015年

Answers:

是的。这是您的操作方式：

基本上，您可以编译任何喜欢的电路程序。例如，请参见Dan Ghica及其合作者在“合成几何”上的工作，其中展示了如何将程序编译为电路。

Dan R. Ghica。综合的几何：VLSI设计的结构化方法
Dan R. Ghica，Alex Smith。综合II的几何：从游戏到对延迟不敏感的电路
Dan R. Ghica，Alex Smith。综合的几何III：通过类型推断进行资源管理。
Dan R. Ghica，Alex Smith，Satnam Singh。合成的几何IV：将仿射递归编译为静态硬件。

然后，电路又在工程中反复出现。约翰·贝兹（John Baez）在“本周的发现288-296”中给出了概念的大类表，并建立了很多联系。因此，如果您确实愿意，Dan的编译器生成的电路图可以实例化为机械或液压系统！

╔══════════════════════════════════════════════════════════════╗
║                 displacement  flow      momentum     effort  ║
╠══════════════════════════════════════════════════════════════╣
║ Mechanics      position      velocity  momentum     force    ║
║ (translation)                                                ║
║                                                              ║
║ Mechanics      angle         angular   angular      torque   ║
║ (rotation)                   velocity  momentum              ║
║                                                              ║
║ Electronics    charge        current   flux         voltage  ║
║                                        linkage               ║
║                                                              ║
║ Hydraulics     volume        flow      pressure     pressure ║
║                                        momentum              ║
╚══════════════════════════════════════════════════════════════╝

— 尼尔·克里希纳斯瓦米（Neel Krishnaswami）
source

结论：软件专利毫无意义。

— 安德拉斯·萨拉蒙

对于我几乎不知道该怎么问的问题的绝佳答案。感谢您添加图表！

— 亚历克斯·奈

一个实际的例子是由波士顿科学博物馆的Tinker Toys制造的Tic Tac Toe计算机（最初是由一群MIT学生制造的）。当然，这比Microsoft Word简单得多。

这是《科学美国人》（Scientific American）1989年的一篇文章，对此进行了描述。

也有一些图灵机是由乐高积木制成的（这有点作弊，因为它使用电力（实际上是一台计算机）进行运动，但我认为可以对设计进行修改以避免这种情况）废金属等等。

— 山姆
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我很喜欢这篇文章和乐高玩具，谢谢。

— 亚历克斯·奈

为了具体解决您在硬件中创建编辑器的示例，有一台早期的实验计算机被制造出来，该计算机完全以硬件方式实现了操作系统和编辑器。后来，编辑器被软件取代，从而大大减少了所需的硬件。在有关计算机体系结构和历史的书中对此进行了描述。不幸的是，我忘记了名称，也没有找到可以追踪原始来源的关键字。

— 比尔·辛普森
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