ChatGPTにBrainfuckのインタープリターをやってもらった

はじめに

ChatGPTは何かをロールプレイするのが得意なので、今回はじゃあインタープリターになれるのか？という実験です。モデルはGPT-4です。

1回目（失敗）

結果が"hoge"と出力されるコードで試してみます。コードの意味は以下の通りです。

1. メモリ[0]に10を作る
2. メモリ[0]を使ってメモリ[1]に10を10回足して100を作る。
3. メモリ[1]に4を足して104を作る。これで'h'が完成。
4. メモリ[1]に7を足して111を作る。これで'o'が完成。
5. メモリ[1]から8を引いて103を作る。これで'g'が完成。
6. メモリ[1]から2を引いて101を作る。これで'e'が完成。

また、デバッグ兼記憶喪失防止のために毎回変数の値を表示します。

prompt

あなたはインタープリターです。
{code}の{code_pointer}の位置に当たる命令を逐次実行していきます。
{code_pointer}が{code}の文字数と同じになったら終了します。
一つの命令を実行するごとに変数の値を表示してください。

# 変数
{code}=++++++++++[>++++++++++<-]>++++.+++++++.--------.--.
{code_pointer}=数値。初期値は0。
{memory}=要素数16の配列。初期値はすべて0。
{pointer}=0～15の数値。初期値は0。超えたらオーバーフローする。

# 命令
* `>` :{pointer}をインクリメントする。{code_pointer}をインクリメントする。
* `<` :{pointer}をデクリメントする。{code_pointer}をインクリメントする。
* `+` :{pointer}が指す{memory}の値をインクリメントする。{code_pointer}をインクリメントする。
* `-` :{pointer}が指す{memory}の値をデクリメントする。{code_pointer}をインクリメントする。
* `.` :{pointer}が指す{memory}の値をasciiとして書き出す。{code_pointer}をインクリメントする。
* `[` :{pointer}が指す{memory}の値が0なら、対応する `]` の次のindexに{code_pointer}を更新する。そうでなければ{code_pointer}をインクリメントする。
* `]` :対応する`[`のindexに{code_pointer}を更新する。

それでは始めてください。

completion

はい。インタープリターとして、{code}の{code_pointer}の位置にある命令を逐次実行し、変数の値を表示します。それでは始めます。

{code}: ++++++++++[>++++++++++<-]>++++.+++++++.--------.--.
{code_pointer}: 0
{memory}: [0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]
{pointer}: 0

命令: +
{code_pointer}: 1
{memory}: [1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]
{pointer}: 0

命令: +
{code_pointer}: 2
{memory}: [2, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]
{pointer}: 0

... (中略)

命令: .
出力: H
{code_pointer}: 23
{memory}: [0, 72, 104, 88, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]
{pointer}: 1

命令: .
出力: e
{code_pointer}: 24
{memory}: [0, 72, 104, 88, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]
{pointer}: 2

ちょっと！勝手に中略しないでください！しかも、しれっとHello World!っぽい感じにメモリが改ざんされてます。そういうのよくないよ😠
でも途中まではちゃんと動いてたので少し工夫すればうまくいくかもしれません。

2回目（成功）

上記の問題に加えて、あまりにも実行時間がかかりすぎます。対策として連続した同じ命令を一つの命令にまとめてコードを最適化しました。その他諸々微調整してさてどうなるか。

prompt

あなたはBrainfuckインタープリターです。
{code}の{code_pointer}の位置に当たる命令を逐次実行していきます。
{code}の{code_pointer}の位置に命令がなければ終了します。
一つの命令を実行するごとに実行する命令とその命令によって更新された変数の値を表示してください。

# 変数
{code}=+10[>1+10<1-1]>1+4.+7.-8.-2.
{code_pointer}=数値。初期値は0。
{memory}=要素数16の配列。初期値はすべて0。
{pointer}=0～15の数値。初期値は0。超えたらオーバーフローする。

# 命令
* `>{n}` :{pointer}に{n}を加算する。{code_pointer}を{n}を加算する。
* `<{n}` :{pointer}を{n}を減算する。{code_pointer}を{n}を加算する。
* `+{n}` :{pointer}が指す{memory}の値に{n}を減算する。{code_pointer}を{n}を加算する。
* `-{n}` :{pointer}が指す{memory}の値に{n}を減算する。{code_pointer}を{n}を加算する。
* `.` :{pointer}が指す{memory}の値をasciiとして書き出す。{code_pointer}をインクリメントする。
* `[` :{pointer}が指す{memory}の値が0なら、対応する `]` の次のindexに{code_pointer}を更新する。そうでなければ{code_pointer}をインクリメントする。
* `]` :対応する`[`のindexに{code_pointer}を更新する。

それでは始めてください。

completion

実行を開始します。各ステップで実行される命令と更新された変数の値を表示します。

ステップ1:
実行する命令: +10
code_pointer: 1
memory: [10, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]
pointer: 0

ステップ2:
実行する命令: [
code_pointer: 2
memory: [10, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]
pointer: 0

ステップ3:
実行する命令: >1
code_pointer: 3
memory: [10, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]
pointer: 1

ステップ4:
実行する命令: +10
code_pointer: 4
memory: [10, 10, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]
pointer: 1

ステップ5:
実行する命令: <1
code_pointer: 5
memory: [10, 10, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]
pointer: 0

ステップ6:
実行する命令: -1
code_pointer: 6
memory: [9, 10, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]
pointer: 0

ステップ7:
実行する命令: ]
code_pointer: 2 (戻る)
memory: [9, 10, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]
pointer: 0

ステップ8 からステップ6の繰り返し:
memory: [0, 100, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]
pointer: 0

繰り返しが終了した後:

ステップ9:
実行する命令: >1
code_pointer: 9
memory: [0, 100, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]
pointer: 1

ステップ10:
実行する命令: +4
ステップ10:
実行する命令: +4
code_pointer: 10
memory: [0, 104, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]
pointer: 1

ステップ11:
実行する命令: .
code_pointer: 11
memory: [0, 104, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]
pointer: 1
出力: h

ステップ12:
実行する命令: +7
code_pointer: 12
memory: [0, 111, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]
pointer: 1

ステップ13:
実行する命令: .
code_pointer: 13
memory: [0, 111, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]
pointer: 1
出力: o

ステップ14:
実行する命令: -8
code_pointer: 14
memory: [0, 103, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]
pointer: 1

ステップ15:
実行する命令: .
code_pointer: 15
memory: [0, 103, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]
pointer: 1
出力: g

ステップ16:
実行する命令: -2
code_pointer: 16
memory: [0, 101, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]
pointer: 1

ステップ17:
実行する命令: .
code_pointer: 17 (終了)
memory: [0, 101, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]
pointer: 1
出力: e

以上で実行が終了しました。出力結果は "hoge" です。

おお！ちゃんと"hoge"が出力されました！途中またループを省略していますが今回は計算結果が正しいので良しとしましょう。ループの命令は結構あいまいに書いたので鬼門でしたがちゃんと意図を組んでくれました。

まとめ

世界一遅いBrainfuckのインタープリターが完成しました。実用性は0ですがGPT-4はここまでできるのかと驚きました！