Найти тему
Математика не для всех

Число усердного бобра: одно из самых больших чисел в математике

Подписывайтесь на канал в Яндекс. Дзен или на канал в телеграм "Математика не для всех", чтобы не пропустить интересующие Вас материалы. Также есть группы в VK, Одноклассниках и Facebook : всё для математического просвещения!

Приветствую Вас, уважаемые Читатели! В прошлом месяце я рассказывал про число Грэма - невероятно огромное число, которое, в своё время, задавало верхнюю планку в мире больших чисел. Однако, со временем математики придумали еще более причудливые конструкции, которые несоизмеримо больше даже чудовищного числа Грэма.

Источник: https://assets.3dtotal.com/14075-portfolio-6576.95apm1.expanded.6ch.jpg
Источник: https://assets.3dtotal.com/14075-portfolio-6576.95apm1.expanded.6ch.jpg

Об одном из таких чисел мы и поговорим сегодня. В английском варианте, это число появляется в результате решения задачи "busy beaver" - дословно "усердных бобров". Узнаем же подробнее, о чём идет речь. Поехали!

Суть задачи

Пусть дана лента с бесконечным числом клеточек и бобер, который находится на одной из них. Бобер может красить клетку, на которой он находится и перемещаться влево или вправо, руководствуясь некоторым количеством команд.

Решение задачи состоит в том, чтобы дать бобру последовательность команд, которые он должен выполнять, чтобы в результате быть "вечно занятым", т.е., иначе говоря, написать такую программу действий бобра, которая зациклится.

Одна команда состоит в том, чтобы посмотреть какие клеточки окружают бобра, в зависимости от этого покрасить клеточку, где он стоит либо в белый, либо в черный цвет, а затем пойти вправо или влево. Пример команды:

Слева белая клетка - покрасить клетку, где он находится и пойти влево.
Слева белая клетка - покрасить клетку, где он находится и пойти влево.

Если дать бобру одну такую команду, то бобер начнет покраску и уйдет в бесконечность влево, т.е. не будет зациклен. Однако, если дать еще команду, например проверять, есть ли справа черная клетка и тогда закрашивать ту, на которой находится и идти вправо. можно достичь цикличности.

-4

В данном случае до зацикливания бобер может покрасить максимум 4 клеточки при наличии 2 команд. Такое число обозначается BB(2) = 4.

Случай из 4 команд. Источник:https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/4/44/4_state_busy_beaver.JPG/900px-4_state_busy_beaver.JPG
Случай из 4 команд. Источник:https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/4/44/4_state_busy_beaver.JPG/900px-4_state_busy_beaver.JPG

Функция усердного бобра - невычислимая. Не существует алгоритма, чтобы рассчитать ее значение для определенного n. Чтобы узнать её значение необходимо только полностью перебирать все возможные варианты, что требует нереальных вычислительных мощностей

Самое интересное в том, что хоть BB(n) начинается с маленьких чисел, оно начинает невообразимо расти почти сразу. Если BB(3) = 6, BB(4) = 13, то для 5 команд современные компьютеры уже не способны выдать решение.

Количество закрашиваемых бобром клеток при различных наборах и количествах команд
Количество закрашиваемых бобром клеток при различных наборах и количествах команд

Число BB(10) уже невообразимо больше числа Грэма и даже больше еще одного гиганта TREE(3), о котором я расскажу в следующих материалах.

Ставьте лайк и подписывайтесь! ! ССЫЛКА НА ДЗЕН-КАНАЛ и TELEGRAM.
Второй проект - канал "Русский язык не для всех".