계산 성과 논리의 고정 점


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이 질문은 Math.SE에도 게시되었습니다.

/math/1002540/fixed-points-in-computability-nd-logic

여기에 게시해도 괜찮습니다. 그렇지 않은 경우 또는 CS.SE에 대해 너무 기본적인 경우 알려 주시면 삭제하겠습니다.


논리의 고정 소수점 정리와 미적분 사이의 관계를 더 잘 이해하고 싶습니다.λ

배경

1) 진실의 불완전 성과 불확실성에서 고정 점의 역할

지금까지 내가 이해, 떨어져 논리를 내면화의 기본 아이디어에서의 증거 모두의 핵심 진리의 Tarski의 undefinabilityGoedel의 불완전 성 정리는 다음과 같다 논리적 고정 점 정리 건설, finitistic metatheory에 살고, (나는 배합 희망 문제가 있거나 정확하지 않은 경우 수정하십시오.)

논리에 고정 점의 존재

가 언어 L에 대해 충분히 표현 가능하고 재귀 적으로 열거 가능한 이론 이라고 가정 하고, CT 에서 L- 수식 의 코딩 , 즉 임의의 잘 형성된 L- 수식 φ 를 하나의 자유 변수 로 L- 수식으로 변환 하는 알고리즘이라고 가정 하십시오. C ( φ ) ( V ) , 어떤을 위해 그런 L -formula φ 우리가 T를! v : C ( φ ) ( v ) .TLCLTLφLC(φ)(v)LφT!v:C(φ)(v)

이어서 알고리즘이 존재 잘 형성된 선회 L의 폐쇄 잘 구성으로 한 자유 변수 -formulas를 L의 임의 위해되도록, -formulas L의 한 자유 변수 -formula φ 우리가 TY ( φ ) : C ( Y ( φ ) ) ( V ) φ ( V ) , 이는 해석 C를 정의 기능 상징 - YLLLϕ

TY(ϕ)v:C(Y(ϕ))(v)ϕ(v),
C또한 같은 더 컴팩트하게 기록 될 수 있습니다
TY(ϕ)ϕ(Y(ϕ)).

다시 말해, 는 1 변수 L- 식T- 등가에 대한 고정 점을 구성하는 알고리즘입니다 .YTL

여기에는 최소한 두 가지 응용 프로그램이 있습니다.

  • " v 는 자신의 코딩으로 인스턴스화 될 때 증명할 수없는 문장을 코딩한다 "라는 표현에 술어 적용 "이 문장은 증명할 수 없다"라는 공식화를 제공하며, 이는 Goedel의 주장의 핵심에있다.ϕ(v)v

  • 에 적용 임의의 문장에 대한 φ 것은 진리의 Tarski의 undefinability를 얻을 수 있습니다.¬ϕϕ

2) 형식화되지 않은 미적분의 고정 점λ

형식화되지 않은 미적분에서 재귀 함수의 실현에는 고정 소수점의 구성이 중요합니다.λ

미적분 에서의 고정 점의 존재 :λ

고정 소수점 콤비 , 즉 -term Y 와 같은 그 어떤을위한 λ -term F , 우리가 F ( Y의 F ) ~ α β Y의 F .λYλf

f(Yf)αβYf.

관측

나를 놀라게하는 것은 고정 소수점 λ- 미적분학 에서 ( λ x . f ( x x ) ) ( λ x . f ( x x ) ) 는 논리 고정 소수점 정리의 일반적인 증거를 매우 깨끗하고 비 기술적 인 방식으로 직접 반영합니다.λf.(λx.f(xx))(λx.f(xx))λ

아주 거칠게 , 공식 주어진 , 하나는 공식화 고려 φ를 ( V ) 문 "의 V의 코드 자체를 인스턴스화 할 때, 만족 문장 φ ", 및 풋 ( φ ) : = φ를 ( φ ) . 문장 φ ( v )λ x 와 같습니다 . f ( x x ) 이고 φ ( φ )φφ(v)vϕA(ϕ):=φ(φ)φ(v)λx.f(xx)φ(φ) .(λx.f(xx))(λx.f(xx))

질문

빠르게 설명 된 아이디어에도 불구하고, 논리적 고정 소수점 정리의 증거는 매우 기술적이고 모든 세부 사항에서 수행하기가 어렵다는 것을 알았습니다. Kunen은 예를 들어 그의 'Set Theory'책의 정리 14.2에서 그렇게합니다. 한편, 에서 -combinator λ -calculus은 매우 간단하고 해당 속성은 쉽게 확인됩니다.Yλ

논리 고정 소수점 정리는 미적분의 고정 소수점 결합기 에서 엄밀하게 따릅니 까?λ

예를 들어, 고정 점 조합기 의 해석이 논리 고정 점 정리에 설명 된대로 알고리즘을 제공 할 수 있도록 계수를 L- 수식에 의해 논리 등가까지 모델링 할 수 있습니까?λL


편집하다

Martin과 Cody의 답변에서 설명한 동일한 대각선 화 주장에 대한 다른 많은 사례를 고려할 때 다음과 같이 질문을 바꿔야합니다.

네이터에 표시된 원칙에 따라 대각선 화 인수에 대한 일반적인 일반화가 있습니까? λ F . ( λ x . f ( x x ) ) ( λ x . f ( x x ) )Y

λf.(λx.f(xx))(λx.f(xx))

내가 올바르게 이해한다면 Lawvere 's Fixed Point Theorem 한 제안이 아래를 참조하십시오. 불행히도 나는 Martin이 그의 답변에서 인용 한 기사 중 하나에서 관련 전문 분야를 따를 수 없으며 누군가 설명 할 수 있으면 기쁠 것입니다. 첫째, 완전성을 위해 :

로버의 고정 점 정리

하자 유한 한 제품과 범주가 될 φ : × Y가 어떤 morphism에에 대한하도록 F : Y 에서 C는 몇 가지가 F : 1 모든 포인트에 대해 있도록 페이지 : 1 하나가있다 1 PF Y = 1 PF , 아이디Cφ:A×AYf:AYCf:1Ap:1A

1pA f Y  =  1pAf,idAA×AφY.

그리고 어떤 자기 사상에 대한 , 퍼팅 F : = Δ × φ Y g Y , 어떤 선택 F 제공의 고정 점에 상승 g , 즉 1 F , F × φ Y .g:YY

f := AΔA×AφYgY,
fg
1f,fA×AφY.

이것은 유한 제품을 가진 (직관 론적) 1 차 범주 이론의 진술이므로 후자의 모든 모델에 적용됩니다.

예를 들어 , 담화 도메인과 전체 집합 이론 우주 복용 러셀의 역설 준다 (취 , 집합의 가상의 집합 Y를 : = Ω : = { 0 , 1 }ρ : × Ω -predicate) 와 칸토어의 정리 (걸릴 에게 어떤 세트와 ρ : × Ω 가상 surjection에 해당 Ω AY:=Ω:={0,1}ρ:A×AΩAρ:A×AΩAΩA). 또한 로버의 정리 증명의 번역은 일반적인 대각선 주장을 제공합니다.

더 구체적인 문제 :

로베르의 정리의 적용을 부분 재귀 함수 또는 논리 고정 소수점 정리에 상세하게 설명 할 수 있습니까? 특히 어떤 카테고리를 고려해야합니까?

D. Pavlovic에서 역설 구조 에서 저자는 ( End with N ) 이 자유롭게 생성하는 범주를 부분 재귀 함수로 간주합니다 .NEnd(N)

불행히도, 이것이 의미하는 바를 이해하지 못합니다.

예를 들어, 구성법 은 무엇이어야 합니까? 부분 재귀 함수의 구성? 결국 Lawvere의 정리는 A = Y = N으로 적용 되므로 특히 모든 형태소 NN 은 고정 점 1 N을 가져야합니다 . 자기 사상은 실제로 단지 부분 재귀 함수와 함수의 조성물 수단 경우 조성물 인 경우,이 이상하게 보인다 - 포인트 경우 1 N은 단지 요소 N은 다음 제 잘못이고 morphism에 있다면 1 NEnd(N)A=Y=NNN1N1NN1N 또한 부분 함수일 뿐이므로 정의 할 수 없으므로 고정 소수점 정리는 사소합니다.

실제로 고려하고 싶은 카테고리는 무엇입니까?

어쩌면 목표는 Roger의 고정 소수점 정리를 얻는 것이지만 어쨌든 범주의 정의에 자연수로 부분 재귀 함수의 코딩을 작성해야하며이를 수행하는 방법을 알 수 없습니다.

Lawvere의 고정 소수점 정리가 적용되는 컨텍스트의 구성을 설명하여 부분 재귀 함수에 대한 논리적 고정 소수점 정리 또는 고정 소수점 정리를 발생시킬 수 있다면 매우 기쁠 것입니다.

감사합니다!


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Qλ

@ EmilJeřábek : 귀하의 의견에 감사드립니다! 나는 재귀 함수의 코딩에 대한 방법이 없다는 것을 이해하지만, 코딩과 관련된 것이 무엇인지 그리고 나중에 공식적인 것은 명확하게 분리하고 싶습니다.
한노 베커

λY

φN(NN)(NN)(NN)Y

코디, 내가 사용하고있는 카테고리를 정확하게 설명 할 수 있을까요? 왜냐하면 다른 출처를 따라갈 수 없기 때문입니다.
한노 베커

답변:


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나는 아마도 당신의 질문에 직접 대답하지 않을 것이지만, 고델의 이론과 Y 조합을 포함하여 많은 역설에 대한 일반적인 수학적 일반화가 있습니다. 나는 이것이 로버에 의해 처음 탐구되었다고 생각합니다. [2, 3]도 참조하십시오.

  1. FW Lawvere, 대각선 인수 및 데카르트 폐쇄 범주 .

  2. D. Pavlovic, 역설 구조 .

  3. NS 야 노프 스키, 자기 참조 역설, 불완전 성 및 고정 점에 대한 보편적 접근 .


Lind1×Lind1Lind0

@HannoBecker 이것은 코딩이 매우 어렵고 민감 할 수 있습니다.
Martin Berger

5

귀하의 질문에 대한 완전한 답변이 없지만 다음과 같은 사항이 있습니다.

에 따라 위키 백과가 말한다

Q(x,y)p

φpλy.Q(p,y)
φN

λ

ϕTn

Tϕ(n¯)Ty,φn(y)=0

이것은 당신이 원하는 것이 아니지만, 내면화 트릭은 더 강한 진술을 줄 수 있습니다.

Tϕ(n¯)y,φn(y)=0

다시 말하지만, 이것은 논리적 고정 소수점 정리는 아니지만 동일한 목적을 달성 할 수 있습니다.

Q(x,y)

Q(x,y)=0 iff Tϕ(x¯) in at most y steps
Qy,Q(x,y)Tϕ(x¯)Ty,Q(x¯,y)ωQ

약간의 생각만으로도 내재화없이 직접 전체 정리를 제공하기 위해이 주장을 강화할 수 있습니다.


φ:NC(N,N)
C(N2,N)Map(N,C(N,N))Map(N,N)
C(N,N)N2N(n,m)φ(n)(m)

Yλ

φYY ff(Y f)p:=Y QλquoteevalY
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