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关键要点
- 单词“automat”是希腊单词“αὐτόματον”的拉丁化形式，意思是“自愿行动”。
- 自动机帮助计算机科学家理解机器如何计算和解决问题。
- 自动机是一种自我控制或操作的机器，旨在遵循和响应预定的指令。
什么是早期自动机：完整解释
单词“automat”是希腊单词“αὐτόματον”的拉丁化形式，意思是“自愿行动”。它更常用于描述移动的机器，尤其是那些用来模仿人类或动物动作的机器。
自动机是一种自我控制或操作的机器，旨在遵循和响应预定的指令。一般来说，它们通过视觉吸引力来引发兴趣，主要是因为它们的某种自发的运动。
自动机理论/技术已经得到了巨大的发展，尤其是在整体概念和专业功能方面。其中最复杂的进化是人形机器人技术，它们可以演奏音乐、绘画、写作，有时还可以行走。继续阅读以了解自动机的完整历史、工作原理、实际示例等。
早期自动机：一个确切的定义
自动机是移动的机械装置，构造成人类或任何动物形状和功能。它们被设计成自给自足，尽管有多个机械系统来满足它们的功能需求。
早期自动机如何工作？
如上所述，自动机基于多个机械系统的运动而工作。实质上，它们的运算依赖于多个配置或状态；当它们通过每个配置时，它们会承担不同的角色。每个状态都存在一个过渡函数，确定下一个配置。这个过程也基于当前状态或配置的定义部分。
自动机帮助计算机科学家理解机器如何计算和解决问题，以及描述一个函数为可计算的或定义为可决定的问题的含义。一般来说，自动机具有以下特点，有助于它们的工作：
输入：这些是从多个输入信号中选择的符号序列。
输出：这也是从不同的输出信号中选择的符号序列。
状态：这是一个有限集合，其具体取决于所考虑的自动机的类型。
在这方面，有四个主要的自动机类：
- 有限状态机。
- 图灵机。
- 下推自动机。
- 线性有界自动机。
有限状态机是上述类别中最简单的自动机形式，而图灵机是最复杂的。
如何创建自动机？
建造自动机并不完全困难。除了是探索杠杆和凸轮的工作原理的绝佳方式外，它还有助于将它们的工作原理无缝地融入到您的手艺/艺术中。
有几种类型的自动机，因此有几种创建它们的方法 – 值得注意的是，简单的自动机（有限状态机）是最容易制作的。根据您想要创建的自动机的类型，可以使用纸板、塑料、木材等作为框架。
无论如何，一般来说，以下是您根据要创建的自动机类型所需的材料和工具：
- 纸板
- 吸管
- 竹签
- 剪刀
- 小珠子
- 胶棒和胶枪等
自动装配图，来源于《自动机论文》
早期自动机的起源
不知道第一台自动机是何时生产的。以下是一些传奇设备的时间顺序回顾的尝试：
公元前15世纪：
埃及的亚门赫特普的儿子制作了一座位于埃及底比斯附近的埃塞俄比亚国王美涅纳的雕像。这座雕像在早晨和日落时被阳光照射时发出悦耳的声音。人们认为，由于机制过于简单，神圣的力量在其中起到了部分作用。
公元前10世纪：
中国古老的道家文献《列子》被归属于公元前400年左右生活的哲学家列御寇，其中包括有关自动机的一段引人注目的描述。在《列子》中，描述了周朝木乃伊国王穆王（公元前1023-公元前957年）与一位名叫晏子的机械工程师（又称技师）之间的早期会面。晏子自豪地向国王展示了他的一件真人大小、人形的机械作品：
国王惊讶地盯着这个人形雕像。它迅速地走动，不断地上下摇头，以至于任何人都会认为它是一个活生生的人。技师碰了碰它的下巴，它便开始唱歌，声音完美无缺。他触摸它的手，它开始摆动，完美地配合节奏。
随着表演接近尾声，机器人眨了眨眼，向在场的女士们示意，于是国王感到愤怒，并准备立即处决晏子，如果不是后者出于生死恐惧，立即将机器人拆散给他看到底是什么。实际上，它只是一件由皮革、木材、胶水和漆制成的构造，色彩白色、黑色、红色和蓝色各不相同。
国王仔细检查，发现所有内部器官都是完整的 – 肝脏、胆囊、心脏、肺、脾脏、肾脏、胃和肠道；再上面是肌肉、骨骼和带有关节的四肢、皮肤、牙齿和头发，所有这些都是人工的。国王试图取走心脏，结果发现嘴巴无法再说话；他取走了肝脏，眼睛已经看不见了；他取走了肾脏，腿失去了运动能力。国王感到高兴。
公元前10世纪：
根据犹太传统，以色列国王所罗门（公元前1011-公元前931年）是智慧、财富和权力的象征，他利用自己的智慧设计了机械设备。关于他设计或订制的神奇宝座的故事有几个版本。最简单的故事是一个由象牙宝座环绕着金色狮子的故事，两边各有12只狮子（最后每只狮子对着一只老鹰）。
然而，有一个更神奇的（升级版：-）版本，讲述了一把可移动的王座，上面有机械动物，无论所罗门想去哪里，都会跟随着他。这个王座是用象牙制成的，覆盖着金子。它镶嵌有红宝石、蓝宝石、翡翠和其他闪耀着最明亮、最令人眼花缭乱和迷人的色彩的宝石。王座周围有72只金狮子，面对着92只金雕。
有六个台阶通向王座的座位，每个台阶都提醒国王要遵守以色列国王的六条特别诫命。在第一级台阶上，有一只金狮躺着，与对面的一只金牛面对面。在第二级台阶上，有一只金狼对面是一只金羔羊。在第三级台阶上，有一只金老虎面对着一只金骆驼。
在第四级台阶上，一只金雕面对着一只金孔雀。一只金猫面对着一只金公鸡，在第五级上，第六级上，一只金隼面对着一只金鸽子。更高处，在王座的上方，一只金鸽子用它的嘴巴拿着一只金隼。
当国王踏上王座时，机械装置就开始运转了。当他踏上第一级台阶时，金牛和金狮子伸出一只脚来支撑他，帮助他上到下一个台阶。动物们帮助国王一直升到他在王座的两边坐得舒服为止。他一坐下，一只金雕就会拿来那顶伟大的皇冠，把它放在所罗门国王的额头上，以免它压得他很沉重。
当国王坐下时，车轮开始转动来审判人民，兽类和禽类开始发出各自的叫声，这使那些打算作假证的人感到害怕。此外，当所罗门国王登上宝座时，动物们散布各种香料。
根据传说，所罗门国王的奇迹王座成为所有执政国王和王子们谈论的话题。他们来 marvel at其奇迹和欣赏其美丽。后来，埃及国王希沙克侵入了耶路撒冷之地，他命令带走了这个奇妙的王座。更晚一些，当巴比伦国王尼布甲尼撒（605-562年）摧毁所罗门的圣殿，并随后征服埃及时，他将王座带到巴比伦。
但是当他试图登上它时，狮子把他扔了下来，他再也不敢坐在上面了。后来，波斯国王大流士征服了巴比伦，将王座带到了他的首都。
公元前6世纪：
公元前520年左右，希腊机械师代达罗斯生活着，他是古代一个多产而非常聪明的发明家，被认为是斧头、水平仪和许多其他机械装置的创造者。据说他制作了用水银驱动的可以走动的雕像。更可信的描述是石雕像，它们似乎在呼吸或者移动它们的大理石脚。鉴于代达罗斯的已知才能，他肯定有能力发明并制作某种形式的机械雕像。
公元前5世纪：
公元前5世纪，中国工程师颛顼创造了一只由木头和竹子制成的飞鸟（喜鹊）。他还设计了一只用弹簧驱动的木马，可以跳跃。
公元前5世纪末期（约公元前400年），古希腊科学家、著名数学家和政治家阿尔基塔斯（archytas）来自塔伦图姆（tarentum），大希腊（现在的意大利南部），制作了一只悬挂在水流或蒸汽推动的支点末端的木制鸽子。这只鸽子模拟飞行，据说曾飞行约200米。
大多数现代学者认为，阿尔基塔斯的自由飞行鸟实际上是一个装满压缩空气并连接到滑轮系统的空心诱饵。当空气释放时，可能会导致鸟翅膀拍动，并触发一个平衡块，将自动装置从一个支架提升到另一个支架，给人以飞行的错觉。阿尔基塔斯被认为是螺旋和滑轮（起重机）的发明者。鉴于他的能力，他很可能确实发明了一只机械鸽子。
阿尔基塔斯是古希腊科学家、著名数学家和政治家，他制造了一只能够独立飞行的木制鸽子。
后续自动机-希腊-罗马、阿拉伯、西欧。
自动机发展的下一个阶段更接近我们的时代，因此对它们有更多可靠的信息。它们是希腊-罗马文明、阿拉伯文明的产物，将在本网站的其他页面上介绍。
然而，我们不会研究传说中由杰尔贝尔·奥里亚克（gerbert d’aurillac）、阿尔布鲁斯·马格努斯（albertus magnus）、罗杰·培根（roger bacon）、罗伯特·格罗塞特斯特（robert grosseteste）和约翰内斯·雷吉奥蒙塔努斯（johannes regiomontanus）构建的传说中的自动机（说话的头像和其他东西），因为在我们的时代没有工作模型或书面描述幸存下来。
自动机的应用是什么？
从历史上看，自动机已被应用于多种技术，尤其是在过去几十年中世界范围内的大规模现代化进程中。例如，自动机广泛用于软件验证、建模、结构化数据、实时系统等。如今，自动机现在设计具有时间建模功能以增强其功能性。下一节将介绍自动机应用的一些真实例子。
现实世界中的自动机例子
以下是现实世界中自动机应用的一些例子，包括最近和历史上的例子：
自动售货机：这是一种自动发放机。它发放的物品包括零食、饮料、酒精、饮品等。自动售货机的功能过程是基于有限状态自动机。
交通信号灯：交通信号灯通过在多个预设指令之间切换工作。这是一种确保遵守交通规则的自动化方式。交通信号灯发明于1868年。
视频游戏：视频游戏包括一系列特定的指令，玩家按照这些指令进行操作，以确保遵守这些指令并完成任务。
现实世界中其他的自动机例子包括文本解析、语音识别、正则表达式匹配等。
自动机与机器人
机器人和自动机之间的重要区别在于，机器人是执行物理活动的虚拟或机械设备或代理，而自动机只是自我操作的机器。基本上，机器人可以由计算机编程，并且仅根据其输入程序运行。
机器人似乎是有争议的，特别是因为它们是最新形式的自动机器 – 从技术上讲，所有机器人都是自动机器，但并非所有自动机器都是机器人。
