유한 한 "장애물"을 가진 벡터 추가 시스템


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VAS (Vector Addition System)는 유한 한 행동 입니다. 는 일련의 표시 입니다. 런은 마킹 비어 단어 성 . 이러한 단어가 존재하는 경우 우리는 그 말을 있다 도달 에서 .A Z d AZdN d m 0 m 1m ni { 0 , , n - 1 } , m i + 1m iA m nNdm0m1mni{0,,n1},mi+1miAmnm 0m0

VAS의 도달 가능성 문제는 결정 가능한 것으로 알려져 있지만 복잡성은 공개 된 문제입니다.

이제 금지 된 금지 표시 세트 ( 장애물 )가 있다고 가정 해 봅시다 . 도달 가능성의 문제가 여전히 결정 가능한지 알고 싶습니다.

직관적으로 유한 장애물 세트는 경로 만 로컬로 방해해야하므로 문제를 결정할 수 있어야합니다. 그러나 그것을 증명하는 것은 사소한 것처럼 보이지 않습니다.

EDIT . @ Jérôme의 답변을 허용되는 답변으로 유지하지만 후속 질문을 추가하고 싶습니다. 표시 세트가 이면 어떻게됩니까?Z dZd


결정 가능성 증거에 대한 아이디어를 직관 할 수있는 좋은 참고 자료가 있습니까? (예 : 슬라이드)
Denis

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슬라이드는 다음과 같습니다. lsv.ens-cachan.fr/Events/Pavas/slides-Leroux.pdf ; 최근 기사 : hal.archives-ouvertes.fr/hal-00674970 ; 기본적으로 도달 가능성은 가 에서 도달 할 수없는 경우 어떻게 든 도달 할 수 없음을 증명하는 두 개의 분리 된 Presburger 세트가 존재 한다는 사실을 기반으로 열거 알고리즘에 의해 해결됩니다 . 일부 다른 슬라이드 : automata.rwth-aachen.de/movep2010/abstracts/slides-leroux.pdf . y yxx
Nicolas Perrin

M Praveen은 문제에 대한 두 가지 주요 접근 방식에 대해 몇 가지 대화를 나 : 습니다
Sylvain

유한 장애물과 같은 문제의 하위 사례 (예 : 제한된 치수)의 경우 결정 가능성에 대한 증거는 "지그재그 제거"속성을 기반으로 할 수 있습니다. labri.fr/perso/leroux/published-papers/LS-concur04.ps 및 슬라이드 : labri.fr/perso/sutre/Talks/Documents/…를 참조하십시오 .
Nicolas Perrin

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제로가 아닌 제로가 아닌 동작이있을 때 문제가 해결되는 이유를 이해하지만 그러한 동작이 없으면 어떻게됩니까? 귀하의 답변의 일부는 코멘트에서 잘려났습니다 :)
Nicolas Perrin

답변:


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아이디어는 오늘 오후에 Grégoire Sutre와의 토론을 기반으로합니다.

문제는 다음과 같이 결정할 수 있습니다.

페트리 넷 는 전이라고하는 의 유한 쌍 세트입니다 . 전이 주어 우리로 나타낸다 구성들의 세트에 정의 된 이진 관계 의해 및 와 같은 벡터 가 있으면 . 우리는에 의해 나타내는 한 단계 접근 가능성과 관련하여 . 이 관계의 재귀적이고 전이적인 폐쇄는T N d × N d t = ( u , v ) t N d x ty zN d x = u + z y = v + z Tt T tT TNd×Ndt=(u⃗ ,v⃗ )tNdx⃗ ty⃗ z⃗ Ndx⃗ =u⃗ +z⃗ y⃗ =v⃗ +z⃗ TtTtT .

하자 위에 고전 componentwise 부분 주문 될 에 의해 정의 가있는 경우 이러한 그 . 세트 의 위쪽 폐쇄는 벡터 의 세트 입니다. . 집합 의 하향 폐쇄는 벡터 의 집합 입니다. .N의 D X ZN의 D X = U + Z X N D X { VN의 D | XX .Ndu⃗ x⃗ z⃗ Ndx⃗ =u⃗ +z⃗ X⃗ NdX⃗ xv }XX {vNdxx .{v⃗ Ndx⃗ X⃗ .x⃗ v⃗ }X⃗ X⃗ vx }{v⃗ Ndx⃗ x⃗ .v⃗ x⃗ }

공지 그 경우 일부 제한된 세트 의 및 경우 페트리 네트, 우리는 새로운 페트리 네트를 계산할 수 모든 구성 에 대해 및 갖도록 경우에 한정해 . 실제로 가 전환이면 각 에 대해 여기서 는U =B B NdTTBx ,y x Ty x ,yU x T By t=(u ,v )bB tb =(U⃗ =B⃗ B⃗ NdTTB⃗ x⃗ ,y⃗ x⃗ Ty⃗ x⃗ ,y⃗ U⃗ x⃗ TB⃗ y⃗ t=(u⃗ ,v⃗ )b⃗ B⃗ u +z ,v +z )z Ndz (i)=최대{b (i)-u (i),b (i)-v (i),0}1idTU ={ttb⃗ =(u⃗ +z⃗ ,v⃗ +z⃗ )z⃗ Nd 는 모든 대 . 공지 사항이 을 만족 요구 사항.z⃗ (i)=max{b⃗ (i)u⃗ (i),b⃗ (i)v⃗ (i),0}1idbtTbB }TU⃗ ={tb⃗ tTb⃗ B⃗ }

이제 는 Petri net 이라고 가정하고 , 장애물 세트 인 입니다. 유한 세트 합니다. 와 같이 의 유한 세트 를 효과적으로 계산할 수 있음을 관찰하십시오 . 하자 위에 정의 된 이진 관계 될 의해 경우 또는 존재 에 따라T O D = O B N d B = N dD R N dO x R y x = y x , yN dO x TxT TO⃗ D⃗ =O⃗ B⃗ NdB⃗ =NdD⃗ RNdO⃗ x⃗ Ry⃗ x⃗ =y⃗ x⃗ ,y⃗ NdO⃗ ByTyx⃗ Tx⃗ TB⃗ y⃗ Ty⃗ .

이제 초기 구성 에서 장애물 를 피하는 마지막 구성 이 있으면 설정하면 해당 세트의 가장 기본적인 구성으로 전달됩니다 . 따라서, 문제는 비 결정적 별개 구성 선택 감소 에 , 수정 로 초기 구성 , 을 최종 구성 로 확인하십시오.x y O O DO c 1,,c nDO c 0x cn+1y c jRc j+1x⃗ y⃗ O⃗ O⃗ D⃗ O⃗ c⃗ 1,,c⃗ nD⃗ O⃗ c⃗ 0x⃗ cn+1y⃗ c⃗ jRc⃗ j+1 모든 대 . 이 마지막 문제는 페트리 넷에 대한 고전적인 도달 가능성 질문으로 줄어 듭니다.제이j


매우 고맙습니다!! 이 질문은 정기적으로 내 마음에 돌아 왔습니다!
Nicolas Perrin

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지금은 분명하지만 후속 질문을하고 싶습니다. 가 표시 세트 가되도록 허용하면 어떻게 됩니까? 이 경우 정확히 동일한 구성이 작동하지 않습니다. 결과를 확장시키는 간단한 주장이 있습니까? Z dZd
Nicolas Perrin

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VAS와 동등한 상태 (VASS)를 가진 벡터 추가 시스템에 대한 귀하의 질문에 대해 생각 하고이 솔루션을 생각해 냈습니다. 이제 Jérôme의 좋은 답변을 읽었으며 내 답변이 매우 비슷 하다고 말해야하므로 내 말이 맞다고 생각하더라도 그의 답변을 수락하십시오.


아이디어 : VASS 를 VASS 로 변환 하여 장애물과 같거나 작은 벡터를 금지 할 수 있습니다. 벡터가 작지만 장애물과 같지 않은 벡터에 도달 할 수 있기 때문에 이것은 우리가 원하는 것이 아닙니다. 그러나 그러한 벡터는 무한히 많습니다. 이것은 최소 런을 의 전이 또는 의 동등한 런인 유한하게 많은 런으로 분해 할 수있게합니다 . 따라서, , 문제는 decidable입니다.V V ' V V 'VVVV


세부 사항 : 를 VASS로 지정하십시오. 즉, 는 유한 레이블이 지정된 그래프이므로 입니다. 하자 장애물 일 세트. 하자 및 우리 물품 마다 인 실행에서 로 마다 중간 구성 . 우리는V = ( Q , T ) D V T Q × Z의 D × Q O N D π T * X N의 차원 P ( U ) π X Q ( V ) π의 P ( U ) Q ( V ) Q × X X = { y : y V=(Q,T)dVTQ×Zd×QONdπ­TXNdX  일부  X X } .

하자 최소 실행될되도록 , 즉 최소한의 실행하도록 장애물을 피하십시오. 그런 다음 비둘기 구멍 원리에 따라 는 유한 한 횟수 만 들어가는 런으로 간주 할 수 있습니다 . 더 공식적으로, , 및 그러한π p ( u ) π N dO q ( v ) π O O t 1 , t 1, t n + 1 , t n + 1T { ε } π 1 , , π n + 1T { p i ( ui),qi(vi),ri(wi)}i[0,n+1]Q×Nd

  • π=t1π1t1tn+1πn+1tn+1 ,
  • i[0,n] pi(ui)ti+1Ndqi+1(vi+1)πi+1NdOri+1(wi+1)ti+1Ndpi+1(ui+1)
  • p0(u0)=p(u), pn+1(un+1)=q(v) ,
  • i[1,n] uiOO .
  • n|Q||O|.

따라서 , 및 중간 구성 을 추측하면 충분 합니다. 를 새로운 것으로 변환하여 를 수행 할 수 있는지 테스트 -VASS 여기서 각 전이 는 전이 의 가젯으로 대체됩니다 . 예를 들어, 이면 전이는 다음과 같이 대체됩니다.nt1,t1,,tn+1,tn+1p(x)NdOq(y)VdVtT4|O|+1O={(1,5),(2,3)}VASS 가젯


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감사!! 2 이하 일 두 정답,이 사회가 :) 잘 작동하는지 말해야한다
니콜라스 페린
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