Máquinas de Turing - Un pilar en las ciencias de la computación

Si te has adentrado en el mundo de la computación, lo más seguro es que alguna vez te hayas encontrado el término "Máquinas de Turing". Este dispositivo es un concepto esencial dentro de las ciencias de la computación, puesto que  ha influido de manera descomunal en el desarrollo de esta disciplina desde sus inicios. El concepto fue introducido por el matemático Alan Turing en 1936, su máquina brinda una base teórica con el objetivo de comprender la naturaleza de la computación de manera profunda. Además, permite entender los límites de lo que puede ser computable.

Alan Turing y su máquina

Pero ¿Qué es una Maquina de Turing? más que una máquina consta de un modelo matemático, el cual describe, ahora si, una máquina hipotética la cual manipula símbolos a través de una cinta, siguiendo un conjunto de reglas definidas. A pesar de ser un modelo relativamente sencillo, este es capaz de simular el algoritmo computacional que se desee, es esto lo que lo vuelve una herramienta sumamente poderosa para comprender las bases de la computación.

Modelo de una Máquina de Turing

¿De qué esta hecha una Máquina de Turing?

Cinta infinita: Dicha cinta debe estar dividida en celdas, las cuales pueden poseer un símbolo de un alfabeto finito. Al ser la cinta infinita en ambas direcciones, permitiría un almacenamiento ilimitado de información.

Cabezal de escritura: Es un dispositivo capaz de movilizarse por toda la cinta, leyendo el símbolo actual de la máquina y escribiendo uno nuevo,

Tabla de reglas: Al basarse en ciertos parámetros, esta tabla dicta las acciones del cabezal basándose en el estado actual de la máquina y del símbolo leído en ese momento.

Estado: La máquina puede encontrarse en un número de estados finito. La maquina dejará de funcionar hasta encontrarse en el estado de parada, el cual corresponde a una regla delimitada

Partes de una Máquina de Turing

¿Cómo funciona una Máquina de Turing?

Al iniciar la máquina, el cabezal se encarga de leer el símbolo actual que se encuentra en la cinta, una vez ha sido leído, basándose también en el estado actual, la máquina procede a seleccionar una regla de la tabla de reglas ya definida. Dicha regla escogida indicará el nuevo símbolo a escribirse en la celda, hacia que dirección se moverá el cabezal, derecha o izquierda, además del nuevo estado al que pasará la máquina.

Demostración gráfica del funcionamiento de una Máquina de Turing

¿Por qué son importantes las Máquinas de Turing?

En la teoría de la computación las Máquinas de Turing brindan un modelo que permite definir el significado de una función computable, que se puede calcular aritméticamente. En una tesis de Church-Turing es postulado que una función capaz de ser computada puede llegar a ser calculada a través de una Máquina de Turing. Es este aspecto el cual nos provee un estándar universal para la computabilidad y se  ha convertido en un pilar para muchas pruebas computacionales.

El desarrollo de algoritmos también ha sido potenciado gracias al estudio de las Máquinas de Turing. A través de la formación de conceptos claves para el análisis y creación de estos, la comprensión proveniente de la máquina aporta a los científicos en computación en busca de un diseño eficiente de dichos algoritmos.

Los lenguajes de programación no son la excepción para las Máquinas de Turing. La influencia de dicho modelo ha sido tan grande que la idea de un conjunto de reglas y estados representa la lógica detrás los programas de una computadora. Aquí, las instrucciones y estructuras de control dictaminan el flujo de ejecución de la máquina.

Alan Turing ha revolucionado de manera exponencial el área de la informática y a pesar de haber fallecido hace ya 70 años, su máquina ha trascendido a la nueva tendencia de la actualidad, la inteligencia artificial. A través del Test de Turing, una prueba que mide la capacidad de una máquina de exhibir un comportamiento indistinguible al de un humano, esta basada en principios que derivan de su trabajo con las Máquinas de Turing. Este concepto ha sido fundamental para la evaluación y desarrollo de sistemas de inteligencia artificial.

Máquina de Turing

Sin lugar a dudas, las Máquinas de Turing han sido, y definitivamente seguirán siendo, un pilar de las ciencias de la computación. Su sencillo pero a la vez enigmático modelo teórico no proporcionó únicamente un pilar para la comprensión de la computación y sus límites, sino que al mismo tiempo influyó en el desarrollo de algoritmos, inteligencia artificial y lenguajes de programación. Si bien es cierto que la Máquina de Turing apareció en 1936, a medida que la tecnología avanza, la invención de Turing permanece como un recordatorio de los principios fundamentales sobre los cuales se continua construyendo el campo de la computación.