可逆的图灵柏油?


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这个问题是关于是否存在已知的可逆图灵tarpit,其中“可逆”在Axelsen和Glück的意义上是指“ tarpit”是一个更为非正式的概念(可能不是一个很好的词选择),但我会尽力解释我的意思。

我所说的“焦油”

一些计算模型被设计为以某种方式有用。其他人恰好是图灵完整的,实际上并没有任何特别有用的属性。这些被称为“ Turing tarpits”。例子包括Brainfuck语言,Rule 110细胞自动机语言和Bitwise Cyclic Tag语言(我喜欢它,因为它很容易实现并且任何二进制字符串都是有效程序)。

“ Turing tarpit”没有正式的定义,但是对于这个问题,我用它来表示一个相当简单的系统(就少量“规则”而言),“发生”是图灵完整的,没有其内部状态具有任何明显的语义含义。对我而言,最重要的方面是规则的简单性,而不是缺乏明显的语义。基本上,我们谈论的是斯蒂芬·沃尔夫拉姆(Stephen Wolfram)曾经写过的一本非常大的书,尽管他没有使用“ tarpit”一词。

我所说的“可逆”

我对可逆计算感兴趣。特别是,我对Axelsen和Glück所说的r-Turing完整的语言感兴趣,这意味着它们可以计算每个可计算的内射函数,并且只能计算内射函数。现在,从这个意义上讲,有许多可逆的计算模型,例如Axelsen的可逆通用图灵机或高级可逆语言Janus。(文献中还有许多其他示例;这是一个活跃的研究领域。)

应该注意的是,由于Bennett,Axelsen和Glück对r-Turing完整性的定义是与通常方法不同的可逆计算方法。在Bennett的方法中,允许系统产生“垃圾数据”,这些数据在计算结束时就被丢弃了。在这种情况下,可逆系统可以成为图灵完整的系统。但是,在Axelsen和Glück的方法中,不允许该系统生成此类“垃圾数据”,这限制了它可以计算的问题类别。(因此,“ r-Turing完成”而不是“ Turing完成”。)

注意:Axelsen和Glück纸位于付费专线后面。不幸的是-据我所知,目前还没有关于r-Turing完整性的任何非付费资源。如果有时间,我将尝试启动Wikipedia页面,但没有任何承诺。

我在寻找什么

上面提到的可逆计算的例子都相当“充满语义”。在大多数情况下,这是一件好事,但这意味着在每个时间步更新其状态所需的规则相当复杂。我正在寻找可逆计算的“目标”。也就是说,具有相当简单规则的任意系统或多或少会“恰好”成为r-Turing完整语言。我重申,对于我要寻找的内容没有正式定义,但是当我看到它时就会知道,而且我认为这是合理的事情。

我知道有很多事情符合要求,但并不完全符合要求。有几种可逆的细胞自动机已被证明是图灵完整的。 兰顿的蚂蚁(一种具有相当任意和非常简单的可逆状态转换功能的二维图灵机)只要其初始条件包含无限的重复模式,它也是图灵完备的。但是,对于这些系统,以不丢弃任何垃圾数据的方式定义从其状态到“输出”的映射并非易事。我对系统特别感兴趣,可以将其视为输入,对它执行一系列(可逆)转换,然后(如果终止)返回一些输出。

(我希望这个问题比我以前的有关可逆等效于lambda微积分的问题更容易回答。)


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我不知道如何标记这个问题。如果有一个可逆的计算标签,那将很整齐,但是我没有代表来创建一个。
纳撒尼尔(Nathaniel)2014年

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XXFXF

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也许有一个体面的问题在努力挣脱。您在最后一条评论中陈述的问题句子发布的问题中无处出现。这个问题只能通过一些尝试的“ turing tarpit” defn来回答,而不是在评论中,而是在帖子中……(您可以在某处链接到“ r-Turing complete”的
defn

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我同意vzn的观点,很难从您的帖子中获得问题的症结所在。似乎是“我正在寻找可逆计算的'tarpit'”这句话,但是它不是很清楚。一些格式(即使只是加粗这句话)也可能会有所帮助!
usul 2014年

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@vzn老实说,我敦促您在继续批评之前正确阅读该问题。在本文中已经讨论了细胞自动机的主题。
纳撒尼尔(Nathaniel)2014年

Answers:


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“ r-complete”似乎是Axelsen和Glück〜2011发明的一个相对较新的概念,可能没有被其他作者考虑太多,并且想知道是否有证据证明它与Turing complete不同。

我正在考虑这个冗长而circuit回的问题:

  • 一个简单的图灵完整系统
  • 可逆的

尝试图灵完全可逆细胞自动机,例如:

  • 二维 Miller / Fredkin的两态可逆通用细胞自动机

    描述了一种新颖的两态可逆细胞自动机(RCA)。该三维RCA被证明具有通用计算能力。此外,有证据表明该RCA具有通用性。

  • K.Imai和K.Morita,一种计算通用的二维8态三角形可逆细胞自动机,理论计算机科学231(2000),没有。2,181–191。

    摘要:可逆元胞自动机(RCA)是元胞自动机(CA),其全局功能具有内射性,每个配置最多具有一个前身。Margolus表明存在一个计算通用的二维2状态RCA。但是他的RCA有一个不一致的邻居,因此Morita和Ueno提出了使用分区细胞自动机(PCA)的16态计算通用RCA。由于PCA可被视为标准CA的子类,因此它们的模型具有标准邻居。在本文中,我们表明可以减少森田模型和上野模型的状态数。为了减少具有各向同性和位保留特性的模型的状态数,我们使用了一个三角形的3邻域,因此8态RCA是可能的。这是PCA框架下各向同性条件下的最小状态二维RCA。我们证明了我们的模型可以模拟基本电路元素,例如单位线,延迟元素,交叉线,开关门和反向开关门,并且可以通过组合这些元素来构造弗雷德金门。由于已知Fredkin门是通用逻辑门,因此我们的模型具有计算通用性。

在本次CA调查中,它被视为参考,在查询中可能还有其他有用的线索(例如,参见第7节,可逆性和通用性)。(17 pgs&86 refs的标题有点讽刺意味。)

细胞自动机A(简短)调查中的大学Ollinger


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我知道可追溯到70年代的可逆CA的工作,但是从这个问题开始:“已经有几种可逆的细胞自动机被证明是图灵完整的。但是,对于这些系统,定义一个可逆的CA并非易事。从它们的状态到“输出”的映射方式不会丢弃任何垃圾数据。我对可以被认为是接受输入,对其进行一些(可逆)转换的系统特别感兴趣,然后(如果它们终止了)返回一些输出。”
纳撒尼尔(Nathaniel)
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