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和2种颜色。正如对开页显示,不同的图灵机可以采取非常不同的步骤来进行计算。

例如,图灵机(a)总是在最多5步后完成计算,与输入的长度无关。但在所示的大多数其他图灵机中,所需的最大步数通常会随着输入的长度而增加。

图灵机(b)、(c)和(d)总是计算相同的函数。但是,虽然这意味着对于给定的输入,它们每一个都会产生相同的输出,但图片表明,它们通常会采取不同的步骤,如果查看任何给定长度的输入所需的最大步数,就会发现这始终是线性增加的,就像本页顶部显示的图灵机器加1一样。

那么,是否存在增长更快的情况?图灵机(e)显示了一个示例,其中最大步数的增长类似于输入长度的平方。事实证明,至少在2态2色图灵机中,这是唯一一个计算它所计算的函数的机器,因此,至少如果人们想使用如此简单的程序,没有更快的方法来进行计算。


有两种状态和两种颜色的图灵机使用的三种数字加1的方案。随着输入大小的增加,它们在最大步数上都表现出相同的线性增长。这种增长可视为可能必须将进位数字从输入数字的一端传播到另一端的结果。所示机器编号为445、461和1512。

斯蒂芬·沃尔夫拉姆(Stephen Wolfram):一种新的科学[引用]