圖靈測試簡介

圖靈測試（TheTuringtest）由艾倫·麥席森·圖靈發(fā)明，指測試者與被測試者（一個人和一臺機器）隔開的情況下，通過一些裝置（如鍵盤）向被測試者隨意提問。

進行多次測試后，如果有超過30%的測試者不能確定出被測試者是人還是機器，那么這臺機器就通過了測試，并被認為具有人類智能。圖靈測試一詞來源于計算機科學和密碼學的先驅(qū)阿蘭·麥席森·圖靈寫于1950年的一篇論文《計算機器與智能》，其中30%是圖靈對2000年時的機器思考能力的一個預測，目前我們已遠遠落后于這個預測。

圖靈測試測試內(nèi)容

圖靈提出了一種測試機器是不是具備人類智能的方法。即假設(shè)有一臺電腦，其運算速度非常快、記憶容量和邏輯單元的數(shù)目也超過了人腦，而且還為這臺電腦編寫了許多智能化的程序，并提供了合適種類的大量數(shù)據(jù)，那么，是否就能說這臺機器具有思維能力？

圖靈肯定機器可以思維的，圖靈測試他還對智能問題從行為主義的角度給出了定義，由此提出一假想：即一個人在不接觸對方的情況下，通過一種特殊的方式，和對方進行一系列的問答，如果在相當長時間內(nèi)，他無法根據(jù)這些問題判斷對方是人還是計算機，那么，就可以認為這個計算機具有同人相當?shù)闹橇Γ催@臺計算機是能思維的。這就是著名的“圖靈測試”（TuringTesTIng）。當時全世界只有幾臺電腦，其他幾乎所有計算機根本無法通過這一測試。

要分辨一個想法是“自創(chuàng)”的思想還是精心設(shè)計的“模仿”是非常難的，任何自創(chuàng)思想的證據(jù)都可以被否決。圖靈試圖解決長久以來關(guān)于如何定義思考的哲學爭論，他提出一個雖然主觀但可操作的標準：如果一臺電腦表現(xiàn)（act）、反應（react）和互相作用（interact）都和有意識的個體一樣，那么它就應該被認為是有意識的。

為消除人類心中的偏見，圖靈設(shè)計了一種“模仿游戲”即圖靈測試：遠處的人類測試者在一段規(guī)定的時間內(nèi)，根據(jù)兩個實體對他提出的各種問題的反應來判斷是人類還是電腦。通過一系列這樣的測試，從電腦被誤判斷為人的幾率就可以測出電腦智能的成功程度。

圖靈預言，在20世紀末，一定會有電腦通過“圖靈測試”。2014年6月7日在英國皇家學會舉行的“2014圖靈測試”大會上，舉辦方英國雷丁大學發(fā)布新聞稿，宣稱俄羅斯人弗拉基米爾·維西羅夫（VladimirVeselov）創(chuàng)立的人工智能軟件尤金·古斯特曼（EugeneGoostman）通過了圖靈測試。雖然“尤金”軟件還遠不能“思考”，但也是人工智能乃至于計算機史上的一個標志性事件。

圖靈機的工作原理詳解

關(guān)于圖靈機背景

圖靈機的歷史發(fā)展圖靈機被公認為現(xiàn)代計算機的原型，這臺機器可以讀入一系列的零和一，這些數(shù)字代表了解決某一問題所需要的步驟，按這個步驟走下去，就可以解決某一特定的問題。這種觀念在當時是具有革命性意義的，因為即使在50年代的時候，大部分的計算機還只能解決某一特定問題，不是通用的，而圖靈機從理論上卻是通用機。

圖靈機的產(chǎn)生一方面奠定了現(xiàn)代數(shù)字計算機的基礎(chǔ)（要知道后來馮?諾依曼就是根據(jù)圖靈的設(shè)想才設(shè)計出第一臺計算機的）。另一方面，根據(jù)圖靈機這一基本簡潔的概念，我們還可以看到可計算的極限是什么。也就是說實際上計算機的本領(lǐng)從原則上講是有限制的。請注意，這里說到計算機的極限并不是說它不能吃飯、掃地等硬件方面的極限，而是僅僅就從信息處理這個角度，計算機也仍然存在著極限。這就是圖靈機的停機問題。

圖靈機原理及分析

圖靈的基本思想是用機器來模擬人們用紙筆進行數(shù)學運算的過程，他把這樣的過程看作下列兩種簡單的動作：１）在紙上寫上或擦除某個符號；２）把注意力從紙的一個位置移動到另一個位置；而在每個階段，人要決定下一步的動作，依賴于（a）此人當前所關(guān)注的紙上某個位置的符號和（b）此人當前思維的狀態(tài)。為了模擬人的這種運算過程，圖靈構(gòu)造出一臺假想的機器，該機器由以下幾個部分組成：

一條無限長的紙帶。紙帶被劃分為一個接一個的小格子，每個格子上包含一個來自有限字母表的符號，字母表中有一個特殊的符號表示空白。紙帶上的格子從左到右依此被編號為0，1，2，。..，紙帶的右端可以無限伸展。一個讀寫頭。該讀寫頭可以在紙帶上左右移動，它能讀出當前所指的格子上的符號，并能改變當前格子上的符號。一個狀態(tài)寄存器。它用來保存圖靈機當前所處的狀態(tài)。圖靈機的所有可能狀態(tài)的數(shù)目是有限的，并且有一個特殊的狀態(tài)，稱為停機狀態(tài)。

一套控制規(guī)則。它根據(jù)當前機器所處的狀態(tài)以及當前讀寫頭所指的格子上的符號來確定讀寫頭下一步的動作，并改變狀態(tài)寄存器的值，令機器進入一個新的狀態(tài)。這個機器的每一部分都是有限的，但它有一個潛在的無限長的紙帶，因此這種機器只是一個理想的設(shè)備。圖靈認為這樣的一臺機器就能模擬人類所能進行的任何計算過程下面我們用另一種思想來理解圖靈機：注：以下內(nèi)容來自百度文庫：小蟲的比喻：我們不妨考慮這樣一個問題。假設(shè)一個小蟲在地上爬，那么我們應該怎樣從小蟲信息處理的角度來建立它的模型呢？

首先，我們需要對小蟲所在的環(huán)境進行建模。我們不妨假設(shè)小蟲所處的世界是一個無限長的紙帶，這個紙帶上被分成了若干小方格，而每個方格都只有黑白兩種顏色。黑色表示該方格有食物，白色就表示沒有。假設(shè)小蟲僅具有一個感覺器官：眼睛，而且它的視力差得可憐，也就是說它僅僅能夠感受到它所處的方格的顏色。因而這個方格所在的位置的黑色或者白色的信息就是小蟲的輸入信息。其次，小蟲有輸出動作，它可以在方格上前移，后移，還可以涂寫方格成黑色或者白色。最后，小蟲還會有兩種內(nèi)部狀態(tài)，即{饑餓，吃飽}。這樣小蟲的行動按照下面的程序進行：

程序：

輸入?當前內(nèi)部狀態(tài)??輸出??下時刻的內(nèi)部狀態(tài)

黑??饑餓???? ?涂白???吃飽

黑??吃飽???? ?后移???饑餓

白??饑餓??? ??涂黑???饑餓

白??吃飽??? ??前移???吃飽

即如果當前處于饑餓狀態(tài)，則有食物就吃掉，沒有食物就“吐出食物”；如果當前處于吃飽的狀態(tài)，則如果沒有食物就前移，如果有就后退，并且轉(zhuǎn)入饑餓狀態(tài)。那么當小蟲子讀入黑白白黑白??這樣的紙帶的時候，會怎樣行動呢？小蟲用圓圈表示，它從最左邊開始移動，灰色表示饑餓狀態(tài)，白色表示吃飽狀態(tài)。箭頭表示移動的方向。從上到下，小蟲一步一步地根據(jù)紙帶的顏色和它自己的內(nèi)部狀態(tài)查

找規(guī)則表中的對應項而采取行動。例如第5步讀入方格是黑色，內(nèi)部狀態(tài)為吃飽，根據(jù)這兩項輸入信息查找規(guī)則表找到對應項是第二項，根據(jù)小蟲應該后移，且內(nèi)部狀態(tài)變?yōu)轲囸I。不難看到，到了第8步，情況跟第4步完全相同，輸入都是白色紙帶和饑餓狀態(tài)，根據(jù)程序，小蟲將重復4－8之間的動作，并一直持續(xù)下去??。盡管從長期來看，小蟲會落入機械的循環(huán)，然而當你輸入給小蟲白色信息的時候，它的反應可能完全不同（如第4步和第6步的行為）所以，只要小蟲子的內(nèi)部狀態(tài)和程序非常復雜，那么小蟲的行為也會越來越超出你的想象！相信你已經(jīng)明白了這個小蟲模型，那么你就掌握了圖靈機的工作原理，因為從本質(zhì)上講，這個小蟲模型就是一臺圖靈機。圖靈機是一個會對輸入信息進行變換給出輸出信息的系統(tǒng)。比如前面說的小蟲，紙帶上的一個方格一個方格的顏色信息就是對小蟲的輸入，而小蟲所采取的行動就是它的輸出。不過這么看，你會發(fā)現(xiàn)，似乎小蟲的輸出太簡單了。因為它僅僅就有那么幾種簡單的輸出動作。然而，不要忘了，復雜性來源于組合！雖然每一次小蟲的輸出動作很簡單，然而當把所有這些輸出動作組合在一起，就有可能非常復雜！比如我們可以把初始時刻的紙帶看作是輸入信息，那么經(jīng)過任意長的時間比如說100年后，小蟲通過不斷的涂抹紙帶最后留下的信息

就是輸出信息了。那么小蟲完成的過程就是一次計算。事實上，在圖靈機的正規(guī)定義中，存在一個所謂的停機狀態(tài)，當圖靈機一到停機狀態(tài)，我們就認為它計算完畢了，因而不用費勁的等上100年。我們自然可以通過組合若干圖靈機完成更大更多的計算，如果把一個圖靈機對紙帶信息變換的結(jié)果又輸入給另一臺圖靈機，然后再輸入給別的圖靈機??，這就是把計算進行了組合。也許你還在為前面說的無限多的內(nèi)部狀態(tài)，無限復雜的程序而苦惱，那么到現(xiàn)在，你不難明白，實際上我們并不需要寫出無限復雜的程序列表，而僅僅將這些圖靈機組合到一起就可以產(chǎn)生復雜的行為了。