ความไม่สามารถคำนวณได้ของความซับซ้อนของ Kolmogorov นั้นมาจากทฤษฎีบทจุดคงตัวของ Lawvere หรือไม่?


17

ทฤษฎีบทจำนวนมากและ "ความขัดแย้ง" ของต้นเสียง diagonalization, undecidability ของความเกลียดชัง, ความไม่แน่นอนของความซับซ้อนของ Kolmogorov, ความไม่สมบูรณ์ของGödel, ความไม่สมบูรณ์ของ Chaitin, ความขัดแย้งของ Chaitin, ฯลฯ - ทั้งหมดมีหลักฐานเดียวกันโดย diagonalization ทั้งหมดจะได้รับการพิสูจน์โดย diagonalization ค่อนข้างมันรู้สึกว่าทั้งหมดของทฤษฎีบทเหล่านี้จริงๆใช้เดียวกัน diagonalization สำหรับรายละเอียดเพิ่มเติมดูเช่นYanofskyหรือขึ้นสั้นมากและน้อยกรงเล็บบัญชี คำตอบของฉันไปที่คำถามนี้ )

ในความคิดเห็นในคำถามดังกล่าวข้างต้น, Sasho Nikolov ชี้ให้เห็นว่าส่วนใหญ่ของผู้เป็นกรณีพิเศษของLawvere คงจุดทฤษฎีบท หากพวกเขาเป็นกรณีพิเศษทั้งหมดนี่จะเป็นวิธีที่ดีในการรวบรวมความคิดข้างต้น: จะมีผลหนึ่งเดียวที่มีหลักฐานหนึ่งข้อ (Lawvere's) ซึ่งทั้งหมดข้างต้นเป็นไปตามข้อพิสูจน์โดยตรง

ตอนนี้สำหรับGödelขาดและ undecidability ของลังเลปัญหาและเพื่อน ๆ ของพวกเขาก็เป็นที่รู้จักกันดีว่าพวกเขาปฏิบัติตามจาก Lawvere คงจุดทฤษฎีบท (ดูเช่นที่นี่ , ที่นี่หรือYanofsky ) แต่ฉันไม่เห็นว่าจะทำเช่นนั้นได้อย่างไรเพื่อความซับซ้อนของ Kolmogorov แม้ความจริงที่ว่าหลักฐานที่พิสูจน์แล้วจะเป็นแบบเดียวกันก็ตาม ดังนั้น:

undecidability ของความซับซ้อนของ Kolmogorov นั้นเป็นข้อพิสูจน์อย่างรวดเร็ว - ไม่จำเป็นต้องมีการตัดขวางเพิ่มเติม - ของทฤษฎีบทจุดคงที่ของ Lawvere หรือไม่?


2
ฉันควรจะบอกว่าทั้งหมดที่ฉันเคยรู้เกี่ยวกับหัวข้อนี้ฉันได้เรียนรู้จากโพสต์บล็อกนี้โดย Andrej Bauer: math.andrej.com/2007/04/08/on-a-proof-of-cantors-theorem
— Sasho Nikolov

1
@MaxNew: Let Fเป็นฟังก์ชันคำนวณคำนวณโดยบาง TM M ให้M kเป็น TM ต่อไปนี้: ในอินพุตว่างมันจะเริ่มต้นผ่านสตริงทีละครั้งจนกว่าจะพบx ที่มีf ( x ) ≥ | x | > kและเอาท์พุทx สังเกตว่า| M k | ≤ log 2 ( k ) + cสำหรับบางcขึ้นอยู่กับ| M | . จากนั้นสำหรับkใด ๆเช่นนั้นfMMkxf(x)≥|x|>kx|Mk|≤log2(k)+cc|M|kk > | M k | (มีขนาดใหญ่พอที่จะทำ k ) อย่างใดอย่างหนึ่งเช่นไม่มี x (ในกรณีที่ f ≠ C ) หรือ M kเอาท์พุทบาง xที่ f ( x ) ≥ | x | > k (โดยการก่อสร้าง) แต่ความจริงที่ว่า M kเอาท์พุท xหมายความว่า C ( x ) ≤ | M k | < kดังนั้น fk>|Mk|kxf≠CMkxf(x)≥|x|>kMkxC(x)≤|Mk|<k( x ) ≠ C ( x ) f(x)≠C(x)
— Joshua Grochow

2
@NealYoung: ที่คล้ายกัน แต่คนเหล่านั้นไม่ค่อยตอบคำถามของฉัน การลดลงของปัญหาการหยุดชะงักคือการทำให้ HALT เป็น "แหล่งที่มา" ของความไม่สามารถคำนวณได้และจากนั้นใช้การลดลง แต่ (เช่น) หลักฐานที่ฉันให้ไว้ในความคิดเห็นด้านบนแสดงให้เห็นว่าคุณสามารถใช้ความซับซ้อน K เป็น "แหล่งที่มาของความไม่สามารถคำนวณได้" แต่โดยหลักฐานที่คล้ายกันมากสำหรับ HALT หลักฐานที่คล้ายกันนี้สามารถแสดงให้เห็นว่าเหมือนกันในแง่เทคนิคหรือไม่? (ในกรณีนี้โดยแสดงให้เห็นว่าพวกเขาทั้งหมดกรณีของ Lawvere ทฤษฎีบทซึ่งดูเหมือนว่าฉันแข็งแกร่งกว่าหลายชนิดของการลด.) นั่นคือสิ่งที่ฉันจริงๆหลังจากที่
— Joshua Grochow

1
@NealYoung: ใช่มันเป็นการสรุปทฤษฎีบทจุดคงที่ของโรเจอร์ แต่ถ้าคุณคิดว่ามันเป็นทฤษฎีบทของโรเจอร์คุณจะพลาดประเด็น ประเด็นก็คือ Lawvere นั้นเป็นคนทั่วไปมากพอที่จะจับกลยุทธ์การพิสูจน์ของบทพิสูจน์ต่าง ๆ มากมายนอกเหนือจากนั้นใน Roger's กระดาษ Yonofsky ที่เชื่อมโยงกับคำถามนี้มีจุดประสงค์ที่จะแสดงให้เห็นถึง "หมวดหมู่ฟรี" ของทฤษฎีบทของ Lawvere ซึ่งเป็นมิตรกับผู้คนซึ่งทฤษฎีหมวดหมู่ของ Lawvere อาจข่มขู่
— Joshua Grochow

3
ดูเพิ่มเติมที่cstheory.stackexchange.com/a/2830
— András Salamon

คำตอบ:


14

แก้ไข: การเพิ่มข้อแม้ที่ทฤษฎีบทจุดคงที่ของโรเจอร์อาจไม่ใช่กรณีพิเศษของ Lawvere

นี่คือหลักฐานที่อาจ "ปิด" ... มันใช้ทฤษฎีบทจุดคงที่ของโรเจอร์แทนที่จะเป็นทฤษฎีบทของ Lawvere (ดูส่วนความคิดเห็นด้านล่างสำหรับการอภิปรายเพิ่มเติม)

ให้K ( x )จะมีความซับซ้อน Kolmogorov ของสตริงx K(x)x

บทแทรก Kไม่สามารถคำนวณKได้

พิสูจน์

  1. สมมติว่าขัดแย้งกันว่าKคำนวณได้K

  2. กำหนดK ' ( x )จะเป็นขั้นต่ำการเข้ารหัสใด ๆ ความยาวของทัวริงเครื่องMกับL ( M ) = { x } K′(x)ML(M)={x}

  3. มีค่าคงที่cเช่นว่า| K ( x ) - K ′ ( x ) | ≤ คสำหรับทุกสตริงxc|K(x)−K′(x)|≤cx

  4. กำหนดฟังก์ชันฉดังกล่าวว่าF ( ⟨ M ⟩ ) = ⟨ M ' ⟩ที่L ( M ' ) = { x }เช่นที่xคือสตริงขั้นต่ำดังกล่าวว่าK ( x ) > | ⟨ M ⟩ | +ค ff(⟨M⟩)=⟨M′⟩L(M′)={x}xK(x)>|⟨M⟩|+c

  5. ตั้งแต่Kคือคำนวณเพื่อให้เป็นฉKf

  6. โดยทฤษฎีบทจุดคงที่ของโรเจอร์ , Fมีจุดคงที่, ที่อยู่, มีอยู่ทัวริงเครื่องM 0เช่นว่าL ( M 0 ) = L ( M ' 0 )ที่⟨ M ' 0 ⟩ = F ( ⟨ M 0 ⟩ ) .fM0L(M0)=L(M′0)⟨M′0⟩=f(⟨M0⟩)

  7. ตามคำนิยามของfในบรรทัดที่ 4 เรามีL ( M 0 ) = { x }เช่นนั้นK ( x ) > | ⟨ M 0 ⟩ | +คfL(M0)={x}K(x)>|⟨M0⟩|+c

  8. บรรทัดที่ 3 และ 7 บ่งบอกถึงK ′ ( x ) > | ⟨ M 0 ⟩ | . K′(x)>|⟨M0⟩|

  9. แต่ตามนิยามของK ′ในบรรทัดที่ 2 K ′ ( x ) ≤ | ⟨ M 0 ⟩ | เส้นตรงข้าม 8K′K′(x)≤|⟨M0⟩|


4
เท่าที่ฉันทราบทฤษฎีบทจุดคงที่ของโรเจอร์ไม่ได้เป็นตัวอย่างของทฤษฎีบทจุดคงที่ของ Lawvere มันเป็นตัวแปรแม้ว่าใน topos ที่มีประสิทธิภาพมันจะอ่านดังนี้: ถ้าf : N ⇉ A Nเป็นความผิดพลาดแบบmutlivaluedดังนั้นAจึงมีคุณสมบัติของจุดคงที่ (ทฤษฎีบทของ Lawvere ใน topos ที่มีประสิทธิภาพคือ: ถ้าf : B → A Bเป็นความผิดพลาดจากนั้นAมีคุณสมบัติจุดคงที่)f:N⇉ANAf:B→ABA
— Andrej Bauer

เหนือเกรดการจ่ายเงินของฉัน @AndrejBauer - ฉันไม่ทราบทฤษฎีหมวดหมู่ พยายามอ่านนี้และคำตอบของคุณที่นี่ ยังไม่เข้าใจ คุณสามารถบอกฉันในความคิดเห็นของคุณข้างต้นสำหรับทฤษฎีบทโรเจอร์สสิ่งที่คุณจะใช้สำหรับฟังก์ชั่นF (กับประเภทF : N →การ→การ N ) และสิ่งที่เป็น? หรืออาจแนะนำการสอนที่เหมาะสม f
— Neal Young

4
สไลด์ 45 และ 46 ในmath.andrej.com/wp-content/uploads/2007/05/syncomp-mfps23.pdf (ข่าวดีก็คือตอนนี้ฉันมีแผนแน่นอนและกำหนดเวลาในการเขียนบทความที่ครอบคลุมเกี่ยวกับการคำนวณสังเคราะห์ )
— Andrej Bauer
โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.