Tiuringo mašina yra filosofinė konstrukcija, nurodanti, kaip kompiuteris gali veikti, 1936 m. išrastas Alano Turingo, garsaus XX amžiaus anglų matematiko ir logiko. Turingo mašinos idėjos yra visų šiuolaikinių kompiuterių programinės ir aparatinės įrangos sistemų, egzistuojančių nuo 20 m., pagrindas, nors tikrosios Turingo sukurtos koncepcijos tuo metu niekada nebuvo naudojamos tikro įrenginio kūrimui ir buvo išrastos prieš skaitmeniniams kompiuteriams. tikroji forma. Principai, kuriais vadovaujantis veikia Tiuringo mašina, apima įvesties ir išvesties duomenų valdiklių rinkinį, tam tikros formos duomenų apdorojimo mašiną ir nustatytų taisyklių rinkinį, kaip mašina apdoroja šiuos duomenis.
Genialus Alano Turingo atradimas buvo tas, kad bet kokia nuosekli simbolių grupė, vaizduojanti reikšmingą informaciją, pvz., matematiniai simboliai ar raidės, sudarančios kalbą, gali būti mechaniškai apdorotos mašina, jei būtų nustatytos tinkamos jų apdorojimo taisyklės. Taip būtų sukurti mechaniniai įrenginiai, kuriems būtų galima užduoti loginius klausimus sprendžiant sudėtingas problemas ir greitai pateikti nešališkus atsakymus. Šiuo atžvilgiu Tiuringo mašina buvo kompiuterinio algoritmo pirmtakas, sudarytas kompiuterinių instrukcijų, kurias kompiuterių centriniai procesoriai (CPU) veikia nuo 2011 m., sąrašas.
Turingo mašinos dizainas buvo supaprastintas pagal šiuolaikinius XXI amžiaus skaičiavimo standartus, o jos fizinė funkcija buvo nepraktiška, tačiau idėjos, kuriomis ji buvo pastatyta, turėjo tvirtą pagrindą. Aparatą sudarė juosta arba juostelė su įspaustais simboliais, kuriuos buvo galima perskaityti galva, kai juosta buvo perkelta. Kai simboliai buvo skaitomi, jie iškviestų tam tikras mašinos būsenas, kurios nukreiptų juostos judėjimą ir paveiktų mašinos sukuriamas išvesties vertes. 21 m. analogas šiuolaikinėms kompiuterinėms sistemoms būtų toks, kad juosta vaizduoja kompiuterio programinės įrangos kodą arba algoritmus, skaitytuvas yra centrinis procesorius, o išvestis būtų rodymo ir perdavimo sistemos, tokios kaip monitoriai, garsiakalbiai ir spausdintuvai, tinklo srautas ir kt.
Turingo mašinos idėjos buvo laikomos pagrindine bet kokių skaičiavimų serijų funkcija ir taip pat gali būti palygintos su žmogaus smegenų veikla. Pats Turingas ir kiti jo laikų žmonės tikėjo, kad Tiuringo mašina gali būti pritaikyta atlikti praktiškai bet kokį įsivaizduojamą skaičiavimą ir veikti kaip universali mašina, sprendžianti visas žmogaus problemas. Tačiau problema, kuri netrukus iškilo dėl šios koncepcijos, žinoma kaip Turingo tarpit ir yra susijusi su tuo, kad nors bet koks savaime nuoseklus simbolių rinkinys gali būti apdorotas Tiuringo mašina, tokia mašina turi pateikti prasmingus atsakymus klausimai visiškai priklauso nuo vis sudėtingesnių ir daugiasluoksnių apdorojimo taisyklių rinkinių.
Kompiuterių mokslas netrukus susidūrė su problemomis, kaip programinės ir aparatinės įrangos sistemos, pagrįstos Tiuringo mašinos principais, gali įstrigti beprasmiuose skaičiavimuose, vadinamuose programos kilpomis. Dėl loginių apribojimų buvo pritaikyti Tiuringo mašinos principai, tokie kaip kvantinės ir tikimybinės Tiuringo mašinos. Tikimybinė Tiuringo mašina naudoja idėją, kad įrenginyje vienu metu būtų paleistos kelios juostos, kad lygiagrečiai būtų gauti skirtingi rezultatai, kurie vėliau pasveriami vienas kito atžvilgiu, remiantis tikimybe, kuris rezultatas greičiausiai yra tikslus. Tokios mašinos padarytų išvadas panašiai kaip neaiškios logikos programinė įranga veikia pažangiose valdymo sistemose nuo 2011 m.
Kvantinis kompiuteris, pagrįstas Tiuringo mašinos principu, turėtų begalinio ilgio juostą su simbolių ląstelėmis, kurios būtų amžinai neapibrėžtos būsenos, kol bus perskaitytos. Taip būtų sukurta lygiagretaus apdorojimo forma, kuri būtų daug pranašesnė už duomenų apdorojimo procedūras, naudojamas kompiuteriuose nuo 2011 m. Kvantinės Tiuringo mašinos siūlo galimybę saugoti kelias reikšmes atskirose atminties ląstelėse, kol jos nebus pasiekiamos, o standartiniai logikos kompiuteriai to negali. daryti.