PRACTICA No.9
 
 
 
 
UNIVERSIDAD DE GUADALAJARA

 
 
ALUMNO: 
GEORGINA P�REZ TOSCANO.  
 
MAESTRO: 
MIGUEL �NGEL DE LA TORRE G�MORA.  
 
GRADO: 
5to SEMESTRE.  
 
MATERIA: 
TALLER DE REDES DE COMPUTADORAS.  
 
CARRERA: 
LICENCIATURA EN INFORM�TICA.  
 
ESCUELA: 
CENTRO UNIVERSITARIO DE MONTERREY.
 
 
 
 



MAQUINAS DE TURING

 
 
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CONCEPTO

ALAN TURING
El matem�tico ingl�s Alan Turing fue uno de los pioneros m�s importantes en el delineamiento de lo que eventualmente se convertir�a en la Teor�a de la Computaci�n. El misterio fue un com�n denominador a lo largo de la vida de Turing, entre otras cosas por su participaci�n en el servicio brit�nico de inteligencia durante la Segunda Guerra Mundial. El repudio de la sociedad brit�nica debido a su homosexualidad y su tr�gico suicidio siguen siendo motivo de las m�s enconadas controversias.



M�QUINAS DE TURING
En el a�o 1936, antes del advenimiento de los computadores, el matem�tico ingl�s Alan Turing invent� la m�quina de Turing.
La M�quina de Turing Se ha convertido en la piedra angular de la teor�a de algoritmos. Siendo una m�quina ideal, que cada uno define y construye con papel y l�piz, no se ve afectada por los progresos tecnol�gicos.

Turing demostr� de forma matem�tica que existen procesos para los cuales una m�quina nunca terminar� con un s� y nunca terminar� con un no. Los problemas de este tipo reciben el nombre de problemas indecidibles o �problemas no solucionables en forma algor�tmica�.

La m�quina propuesta por Turing es un dispositivo relativamente simple, pero capaz de realizar cualquier operaci�n matem�tica. Consta de una cinta de longitud infinita dividida en celdas, en las cuales es posible escribir y leer un n�mero finito de s�mbolos. En cada paso del proceso la cinta se desplaza hacia la izquierda o hacia la derecha respecto al cabezal de lecto-escritura.

Turing pensaba que, potencialmente, podr�a ser capaz de realizar cualquier proceso del cerebro humano, incluida la autoconciencia. Sin embargo, dado que el �nico lugar de registro de datos es la cinta, se hace muy dif�cil el procesamiento simult�neo de m�s de un s�mbolo.









 
 
MAQUINAS DE TURING COMO ACEPTADORES DE LENGUAJES

Las M�quinas de Turing son m�s generales que cualquier aut�mata finito y cualquier aut�mata de pila, debido a que ellas pueden reconocer tanto los lenguajes regulares como los lenguajes independientes de contexto y, adem�s, muchos otros tipos de lenguajes.
El reconocedor del lenguaje de una gram�tica tipo 0 es la M�quina de Turing.

Un lenguaje que es aceptado por una m�quina de Turing se conoce como lenguaje recursivamente enumerable (a menudo se abrevia como lenguaje R.E). El t�rmino enumerable proviene de que dichos lenguajes son aquellos cuyas cadenas pueden ser listadas (enumeradas) por una m�quina de Turing. Esta clase de lenguajes es bastante grande, incluyendo los lenguajes independientes del contexto.

Para que una m�quina de Turing acepte un lenguaje, no necesita parar sobre cualquier cadena de entrada. S�lo necesita parar en un estado de aceptaci�n para aquellas cadenas que pertenezcan al lenguaje.

 
 
CONSTRUCCI�N DE MAQUINAS DE TURING

El modelo matem�tico (M�quina de Turing) consta de los siguientes elementos:

Una cinta de longitud infinita, dividida en celdas (cada celda puede contener un s�mbolo)
Un diccionario de s�mbolos predefinidos.
Un control finito, que tiene la capacidad de examinar el s�mbolo de la celda y tomar una decisi�n.

La idea b�sica es construir una colecci�n de m�quinas de Turing permitiendo que compartan la misma cinta cuando comienza la ejecuci�n de la segunda m�quina de Turing, est� formado por todo lo que dej� la primera m�quina de Turing, y la cabeza de lectura/escritura de la segunda se situar�, al comienzo de la ejecuci�n, sobre la celda de la cinta sobre la que termin� la primera.

 
 
EL PROBLEMA DE LA PARADA

Dada una entrada a una m�quina de Turing, el llamado problema de parada es de importancia capital en computaci�n. La raz�n es simple: en computaci�n, no hay dispositivo m�s poderoso que una m�quina de Turing. Luego, las entradas que luego de una secuencia finita de transiciones logran un estado de parada bajo una M�quina de Turing son las computables, y nada m�s.

Dado un conjunto de entradas, algunas m�quinas de Turing poseen dos estados finales, uno de aceptaci�n y otro de rechazo, los cuales son los estados de parada del aut�mata. Las cadenas para las cuales la M�quina de Turing logra un estado de parada -de aceptaci�n o rechazo- conforman un lenguaje decidible por la m�quina.
Luego, una entrada es decidible por una M�quina de Turing ya sea porque el aut�mata la acepta como parte del lenguaje o porque la rechaza; bajo tales entradas la M�quina de Turing se detiene luego de una secuencia finita de transiciones entre estados. Los lenguajes decidibles son cadenas de palabras calculables mediante funciones recursivas por lo cual tambi�n se les llama lenguajes recursivos. Se dice que una funci�n o un lenguaje es recursiva(o), si existe una M�quina de Turing que la calcula.

 
 
 
 


COMPUTABILIDAD

 
 
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COMPLEJIDAD DE LOS C�LCULOS

Para medir la complejidad de los c�lculo es la cantidad de espacio de almacenamiento requerido. Esto se basa en el supuesto de que, conforme aumenta la complejidad de un c�lculo, el espacio de almacenamiento se necesita para su ejecuci�n. La cantidad de este es de almacenamiento que requiere un c�lculo se conoce como complejidad parcial.

La complejidad espacial de un c�lculo de una m�quina de Turing se define como el n�mero de celdas de la cinta que dicho c�lculo requiere. As�, si la complejidad espacial de una m�quina de Turing fuera 9, la m�quina utilizar�a las primeras nueve celdas de la cinta durante sus c�lculos pero no requer�a que estuviera presente el resto de la cinta.

 
 
COMPLEJIDAD DE LOS ALGORITMOS

Para decir si un algoritmo es complejo hay que basarse en la cuesti�n de si los c�lculos son complejos o no.
Cada m�quina de Turing no es m�s que la implantaci�n de un algoritmo representado en la forma del diagrama de transiciones de la m�quina.

La t�cnica que utiliza nuestra m�quina de Turing es comparar repetidamente los elementos correspondientes de las cadenas hasta haber considerado todos los pares o detectar una discrepancia. Esto se hace leyendo el primer s�mbolo de la primera cadena y luego moviendo la cabeza hasta el primer s�mbolo de la segunda, para confirmar si son iguales. Si lo son, la m�quina regresa a la primera cadena para observar el segundo s�mbolo antes de pasar a la segunda cadena y verificar que su segundo elemento sea igual. As� es el proceso de comparaci�n da como resultado que la cabeza de la cinta alterne entre las dos cadenas conforme se comparan sus elementos.

 
 
COMPLEJIDAD DE LOS PROBLEMAS

Cuando nos enfrentamos a un problema concreto, habr� una serie de algoritmos aplicables. Se suele decir que el orden de complejidad de un problema es el del mejor algoritmo que se conozca para resolverlo. As� se clasifican los problemas, y los estudios sobre algoritmos se aplican a la realidad.

Estos estudios han llevado a la constataci�n de que existen problemas muy dif�ciles, problemas que desafian la utilizaci�n de los ordenadores para resolverlos. En lo que sigue esbozaremos las clases de problemas que hoy por hoy se escapan a un tratamiento inform�tico.
Clase P.- Los algoritmos de complejidad polin�mica se dice que son tratables en el sentido de que suelen ser abordables en la pr�ctica. Los problemas para los que se conocen algoritmos con esta complejidad se dice que forman la clase P.

Clase NP.- Algunos de estos problemas intratables pueden caracterizarse por el curioso hecho de que puede aplicarse un algoritmo polin�mico para comprobar si una posible soluci�n es v�lida o no.

Clase NP-completos.- Son problemas NP, y son los peores problemas posibles de clase NP. Estos problemas se caracterizan por ser todos "iguales" en el sentido de que si se descubriera una soluci�n P para alguno de ellos, esta soluci�n ser�a f�cilmente aplicable a todos ellos. Actualmente hay un premio de prestigio equivalente al Nobel reservado para el que descubra semejante soluci�n ... �y se duda seriamente de que alguien lo consiga!

 
 
PROBLEMAS NP

Algunos de estos problemas intratables pueden caracterizarse por el curioso hecho de que puede aplicarse un algoritmo polin�mico para comprobar si una posible soluci�n es v�lida o no. Esta caracter�stica lleva a un m�todo de resoluci�n no determinista consistente en aplicar heur�sticos para obtener soluciones hipot�ticas que se van desestimando (o aceptando) a ritmo polin�mico.
Los problemas de esta clase se denominan NP (la N de no-deterministas y la P de polin�micos).

 
 
PROBLEMAS IRRESOLUBLE

Existen problemas irresolubles que se pueden plantear en el lenguaje de la teor�a de la computabilidad.
El "problema de la parada" para m�quinas de Turing es pues irresoluble mediante m�quinas de Turing.
El teorema de Rice que indica que no hay manera alguna de reconocer procedimentalmente clases "interesantes" de funciones.
Otro problema cl�sico irresoluble, es el de la "correspondencia de Post".
A partir de �ste, muchos problemas de decisi�n, planteados para gram�ticas libres de contexto, vale decir, para gram�ticas en los primeros niveles de la Jerarqu�a de Chomsky, son tambi�n irresolubles. Finalmente, el equivalente a la noci�n de irresolubilidad en la L�gica Matem�tica. En �sta, una demostraci�n consiste, al igual que una computaci�n, de una secuencia de transformaciones para derivar teoremas. Un enunciado indemostrable es entonces uno inaccesible mediante las reglas de deducci�n de la teor�a.

 
 
REFERENCIA

La informaci�n la obtuve de:

WWW.ALTAVISTA.COM.MX
WWW.YAHOO.COM.MX
WWW.GOOGLE.COM

Y si tienen Quejas, Sugerencias o Felicitaciones: Mandame un mensaje de correo


 

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