คะแนนคงที่ในการคำนวณและตรรกะ


15

คำถามนี้ถูกโพสต์ใน Math.SE ด้วย

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

ฉันหวังว่ามันโอเคที่จะโพสต์ที่นี่ ถ้าไม่ใช่หรือเป็นพื้นฐานสำหรับ CS.SE โปรดบอกฉันแล้วฉันจะลบมัน


ผมอยากจะทำความเข้าใจความสัมพันธ์ระหว่างทฤษฎีบทจุดคงที่ในตรรกะและλแคลคูลัส

พื้นหลัง

1) บทบาทของคะแนนคงที่ในความไม่สมบูรณ์และไม่สามารถระบุความจริงได้

เท่าที่ฉันเข้าใจนอกเหนือจากความคิดพื้นฐานของ internalizing ตรรกศาสตร์กุญแจทั้งสองแห่งการพิสูจน์ความจริงของTarski undefinabilityและทฤษฎีความไม่สมบูรณ์ของ Goedelเป็นตรรกะจุดคงที่ต่อไปนี้เป็นทฤษฎีบทตรรกะการใช้ชีวิตในการสร้างสรรค์ metatheory finitistic (ฉันหวังว่าการกำหนด ไม่เป็นไรโปรดแก้ไขให้ฉันถ้ามีบางอย่างไม่ถูกต้องหรือไม่ถูกต้อง):

การดำรงอยู่ของคะแนนคงที่ในตรรกะ

สมมติว่า เป็นทฤษฎีที่แสดงออกอย่างชัดเจนและสามารถนับซ้ำได้มากกว่าภาษาLและปล่อยให้Cเป็นรหัสของL -formulas ในTนั่นคืออัลกอริทึมเปลี่ยนL - formulas ที่มีรูปแบบตามอำเภอใจφเป็นL -formulas โดยมีตัวแปรอิสระหนึ่งตัวC ( φ ) ( V )เช่นว่าสำหรับการใด ๆL -formula ไวเรามีT! วี: C ( φ ) ( วี )TLCLTLφLC(φ)(v)LφT!v:C(φ)(v)

จากนั้นมีอยู่ขั้นตอนวิธีเปลี่ยนรูปแบบที่ดีL -formulas ในตัวแปรฟรีหนึ่งไปปิดดีขึ้นL -formulas เช่นว่าสำหรับการใด ๆL -formula ในตัวแปรหนึ่งฟรีφเรามีTY ( φ ) วี: C ( Y ( φ ) ) ( วี) φ ( วี) ,ซึ่งการตีความCเป็นสัญลักษณ์ฟังก์ชั่นที่กำหนดไว้- YLLLϕ

TY(ϕ)v:C(Y(ϕ))(v)ϕ(v),
Cนอกจากนี้ยังอาจจะมีการเขียนมากขึ้นดานเป็น
TY(ϕ)ϕ(Y(ϕ)).

กล่าวอีกนัยหนึ่งเป็นอัลกอริธึมสำหรับการสร้างคะแนนคงที่เกี่ยวกับT - equivalence ของหนึ่ง - ตัวแปรL-สูตรYTL

แอปพลิเคชั่นนี้มีอย่างน้อยสองรายการ:

  • การนำไปใช้กับภาคแสดงแสดง " รหัสvประโยคซึ่งเมื่อ instantiated ด้วยการเข้ารหัสของตัวเองไม่สามารถพิสูจน์ได้" ทำให้เป็นทางการของ "ประโยคนี้ไม่สามารถพิสูจน์ได้" ซึ่งเป็นหัวใจของการโต้แย้งของ Goedelϕ(v)v

  • การนำไปใช้กับสำหรับประโยคที่กำหนดเองϕทำให้ Tarski ไม่สามารถระบุความจริงได้¬ϕϕ

2) คะแนนคงที่ใน untyped -calculusλ

ใน untyped แคลคูลัสก่อสร้างของจุดคงเป็นสิ่งที่สำคัญในการก่อให้เกิดการทำงานแบบทั่วถึงλ

การมีอยู่ของคะแนนคงที่ใน -calculus:λ

มีความเป็นCombinator จุดคงที่ , เช่นระยะYดังกล่าวว่าสำหรับการใด ๆλระยะเรามี( Y ) ~ อัลฟ่าบีตา Y λYλf

f(Yf)αβYf.

การสังเกต

สิ่งที่ใบฉันตะลึงคือจุดคงที่ Combinator ในλ -calculus สะท้อนโดยตรงในทางที่สะอาดและไม่ใช้เทคนิคการพิสูจน์ตามปกติของทฤษฎีบทจุดคงที่เชิงตรรกะ:λf.(λx.f(xx))(λx.f(xx))λ

มากประมาณให้สูตรหนึ่งพิจารณา formalization φ ( วี)ของคำสั่ง " โวลต์รหัสประโยคซึ่งเมื่อ instantiated กับตัวเองตอบสนองไว " และทำให้( φ ) : = φ ( φ ) ประโยคφ ( วี)เป็นเหมือนλ x F ( x x )และφ ( φ )สอดคล้องกับφφ(v)vϕA(ϕ):=φ(φ)φ(v)λx.f(xx)φ(φ) )(λx.f(xx))(λx.f(xx))

คำถาม

แม้จะมีแนวความคิดที่อธิบายอย่างรวดเร็ว แต่ฉันก็พบว่าการพิสูจน์ทฤษฎีบทจุดคงที่แบบลอจิคัลค่อนข้างเป็นเรื่องทางเทคนิคและยากที่จะดำเนินการในรายละเอียดทั้งหมด Kunen ทำเช่นนั้นในทฤษฎีบท 14.2 ของหนังสือ 'Set Theory' ของเขา ในทางกลับกัน -combinator ในλ -calculus นั้นง่ายมากและมีการตรวจสอบคุณสมบัติของมันอย่างง่ายดายYλ

ทฤษฎีจุดคงที่แบบลอจิคัลทำตามอย่างจริงจังจาก combinators จุดคงที่ใน -calculus หรือไม่?λ

ตัวอย่างเช่นหนึ่งโมเดลสามารถคำนวณ -culculus โดยl -formulas ถึงความเท่ากันทางลอจิคัลได้ดังนั้นการตีความของ combinator จุดคงที่ใด ๆ ให้อัลกอริธึมตามที่อธิบายไว้ในทฤษฎีบทจุดคงที่เชิงตรรกะ?λL


แก้ไข

ในมุมมองของอินสแตนซ์อื่น ๆ อีกมากมายของการโต้แย้งแนวทแยงมุมเดียวกันที่อธิบายไว้ในคำตอบของมาร์ตินและโคดี้เราควรใช้คำถามใหม่:

มีการวางนัยทั่วไปของการโต้แย้งแย้งตามหลักการที่แสดงใน -combinator หรือไม่? λ f . ( λ x . f ( x x ) ) ( λ x . f ( x x ) )Y

λf.(λx.f(xx))(λx.f(xx))

หากฉันเข้าใจถูกต้องข้อเสนอหนึ่งคือทฤษฎีบทจุดคงที่ของ Lawvereดูด้านล่าง แต่น่าเสียดายที่ฉันไม่สามารถทำตามความเชี่ยวชาญเฉพาะทางที่เกี่ยวข้องในบทความใดบทความหนึ่งที่มาร์ตินอ้างถึงในคำตอบของเขาและฉันก็ดีใจถ้ามีคนอธิบายได้ ก่อนเพื่อความสมบูรณ์:

ทฤษฎีบทจุดคงที่ของ Lawvere

ให้เป็นหมวดหมู่ที่มีผลิตภัณฑ์ จำกัด และφ : A × A Yเช่นนั้นสำหรับ morphism f : A YในCมีบางf : 1 Aเช่นนั้นสำหรับทุกจุดCφ:A×AYf:AYCf:1A หนึ่งที่มี 1 P Y = 1 P, IDp:1A

1pA f Y  =  1pAf,idAA×AφY.

จากนั้นสำหรับ endomorphism ให้ใส่f : = A Δ A × A A A φ Yg:YYทางเลือกของการใด ๆก่อให้เกิดจุดคงที่ของกรัมคือ 1, →การ×ไว →การY

f := AΔA×AφYgY,
fg
1f,fA×AφY.

นี่คือคำแถลงในทฤษฎีลำดับที่หนึ่ง (intuitionistic) ของหมวดหมู่ที่มีผลิตภัณฑ์ จำกัด และดังนั้นจึงใช้กับรูปแบบใด ๆ ของหลัง

ยกตัวอย่างเช่นการยึดถือทฤษฎีจักรวาลทั้งเซตในฐานะวาทกรรมแสดงความขัดแย้งของรัสเซล (รับAY:=Ω:={0,1}ρ:A×AΩAρ:A×AΩAΩA) นอกจากนี้การแปลบทพิสูจน์ทฤษฎีบทของ Lawvere ให้ข้อโต้แย้งแนวทแยงตามปกติ

ปัญหาที่เป็นรูปธรรมมากขึ้น:

ใครสามารถอธิบายรายละเอียดเกี่ยวกับการประยุกต์ใช้ทฤษฎีบทของ Lawvere กับฟังก์ชันเรียกซ้ำบางส่วนหรือทฤษฎีบทจุดคงที่แบบลอจิคัล? โดยเฉพาะอย่างยิ่งเราต้องพิจารณาหมวดหมู่ใด

NEnd(N)

น่าเสียดายที่ฉันไม่เข้าใจความหมายนี้

End(N)A=Y=NNN1N1NN1N เป็นเพียงฟังก์ชันบางส่วนด้วยเช่นกันดังนั้นจึงไม่สามารถนิยามได้ทฤษฎีบทจุดคงที่นั้นเป็นเรื่องเล็กน้อย

ประเภทหนึ่งต้องการพิจารณาอะไรจริงๆ

บางทีเป้าหมายคือการได้รับทฤษฎีจุดคงที่ของโรเจอร์ แต่อย่างใดอย่างหนึ่งควรสร้างการเข้ารหัสของฟังก์ชั่นวนซ้ำโดยตัวเลขธรรมชาติลงในคำจำกัดความของหมวดหมู่

ฉันมีความสุขมากถ้ามีคนอธิบายการสร้างบริบทที่ทฤษฎีจุดคงที่ของ Lawvere นำไปใช้ทำให้เกิดทฤษฎีบทจุดคงที่แบบตรรกะหรือทฤษฎีจุดคงที่สำหรับฟังก์ชันเวียนเกิดซ้ำ

ขอขอบคุณ!


1
Qλ

@ EmilJeřábek: ขอบคุณสำหรับความคิดเห็นของคุณ! ฉันเข้าใจว่าจะไม่มีทางแก้ไขโค้ดที่เรียกซ้ำได้ แต่ฉันต้องการแยกอย่างชัดเจนว่าอะไรเกี่ยวกับการเข้ารหัสและสิ่งที่เป็นทางการหลังจากนั้น
Hanno Becker

λY

φN(NN)(NN)(NN)Y

โคดี้คุณช่วยอธิบายได้อย่างแม่นยำว่าคุณใช้หมวดหมู่ใดเพราะนั่นคือจุดที่ฉันไม่สามารถติดตามแหล่งอื่นได้
Hanno Becker

คำตอบ:


7

ฉันอาจจะไม่ตอบคำถามของคุณโดยตรง แต่มีลักษณะทั่วไปทางคณิตศาสตร์ทั่วไปของความขัดแย้งมากมายรวมถึงทฤษฎีบทของGödelและ Y-combinator ฉันคิดว่านี่เป็นครั้งแรกที่สำรวจโดย Lawvere ดูเพิ่มเติม [2, 3]

  1. FW Lawvere, ข้อโต้แย้งในแนวทแยงและประเภทปิดคาร์ทีเซียน

  2. D. Pavlovic, เกี่ยวกับโครงสร้างของความขัดแย้ง

  3. NS Yanofsky, วิธีสากลเพื่อตัวอ้างอิงความขัดแย้งไม่สมบูรณ์และจุดคงที่


Lind1×Lind1Lind0

@HannoBecker นี่อาจเป็นเรื่องยากและอ่อนไหวต่อการเข้ารหัส
Martin Berger

5

ฉันไม่มีคำตอบที่สมบูรณ์สำหรับคำถามของคุณ แต่ฉันมีสิ่งนี้:

ตามที่Wikipediaกล่าว

Q(x,y)p

φpλy.Q(p,y)
φN

λ

ϕTn

Tϕ(n¯)Ty,φn(y)=0

นี่ไม่ใช่สิ่งที่คุณต้องการ แต่เคล็ดลับการทำให้เป็นภายในสามารถให้คำแถลงที่ชัดเจนขึ้น

Tϕ(n¯)y,φn(y)=0

ตอนนี้อีกครั้งนี่ไม่ใช่ทฤษฎีบทจุดคงที่แบบลอจิคัล แต่มันสามารถตอบสนองวัตถุประสงค์เดียวกันได้

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

ด้วยความคิดเพียงเล็กน้อยคุณอาจจะสามารถทำให้ข้อโต้แย้งนี้เข้มแข็งขึ้นเพื่อให้ทฤษฎีบทเต็มแก่คุณได้โดยตรง


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
โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.