Question

我们在世上见到的大多数错综复杂的事物都来自于复杂的系统，比如哺乳动物、微处理器、经济、天气，所以很自然地以为简单的系统只能做简单的事情。但在本书中，我们已经看到，简单的系统可以拥有强大的功能，例如第 6 章表明，即使一种很小的编程语言也有足够的能力去做有用的工作，而第 5 章勾勒出了一台通用图灵机的设计，它可以读取描述另一台机器的编码，然后模拟其执行。

通用图灵机的存在是极其有意义的。尽管任何一台个体的图灵机都有一个硬编码的规则手册，但是通用图灵机证明了设计这样一个装置的可能性，这个装置可以通过从纸带读取指令来完成任何任务。这些指令实际上是控制机器硬件运行的软件，就像控制我们每天都在使用的通用可编程计算机的软件一样1。有限和下推自动机有点过于简单，不能支持这种 全面的可编程性，但是图灵机具有解决这个问题的足够的复杂性。

1 硬件”指的是读 / 写头、纸带和规则手册。因为图灵机通常只是一个思维实验品而不是物理实体，所以从表面上来讲它们不是硬件，但与写在纸带上的以字符形式存在的一直在改变的“软”信息相比，它们是系统中一个固定的部分，从这个意义上讲，它们是“硬的”。

这一章里，我们将探寻几个简单的系统，并将看到它们都是通用的——所有这些系统都具有模拟图灵机的能力，因此都能够执行所输入的任意程序，而无需硬编码——这表明通用性比我们预期的要常见得多。