格子有什么用?


15

维基百科

完整的格子出现在数学和计算机科学的许多应用中

是否仅是指计算中使用的标准布尔代数是一个完整的格?通过在晶格的抽象级别上进行工作,而不是专门使用布尔逻辑,我们有什么收获?

谷歌搜索没有找到关于这个主题的很多东西,但是我可能使用了错误的关键词。


en.wikipedia.org/wiki/Intuitionistic_logic和其他非古典逻辑将各种完整的格网用于其语义。
安德拉斯·萨拉蒙

Answers:


11

例如,参见本书:《格子理论及其应用》,Vijay K. Garg,其开头如下:

现在,偏序和格理论在计算机科学和工程的许多学科中都起着重要作用。例如,它们在分布式计算(矢量时钟,全局谓词检测),并发理论(词组,出现网络),编程语言语义(定点语义)和数据挖掘(概念分析)中具有应用。它们在组合数学,数论和群论等其他数学学科中也很有用。在本书中,我将介绍偏序理论的重要成果及其在计算机科学中的应用。该书的偏向在于格论的计算方面(算法)和应用程序(尤其是分布式系统)。

这本书似乎没有提到递归理论(可计算集的理论),但是从Wikipedia的有关可计算性理论的文章中,我们看到:

当Post将简单集合的概念定义为带有不包含任何无限重置的无限​​补集的重置时,他开始研究包含下的递归可枚举集合的结构。这个晶格成为一个经过充分研究的结构。可以通过以下基本结果在此结构中定义递归集:当且仅当集合及其补码都可以递归枚举时,该集合才是递归的。无限重设总是具有无限递归子集。但另一方面,存在简单集,但没有协定递归超集。Post(1944)引入了已经存在的超简单集和超超简单集;后来构造了最大集,这些最大集是重集,这样每个重超集要么是给定最大集的有限变体,要么是共有限集。发布” 研究该晶格的最初动机是找到一种结构概念,使得满足此属性的每个集合既不是递归集合的图灵度,也不是中止问题的图灵度。Post找不到这样的属性,而是使用优先级方法来解决他的问题。Harrington and Soare(1991)最终发现了这种性质。

进一步的阅读,请参见博客文章《面向程序员和非计算机科学家的格子理论》


2
让我补充一点,在编程语言的语义中大量使用了晶格以及相关的领域概念。
Andrej Bauer 2013年

@AndrejBauer您能提供一些实例的指针吗?谢谢。
amc

3

PålGD提供的参考确实非常合适。因此,让我们专注于此答案中的次要问题。一段时间以前,我已经对晶格进行了一些阅读,并开始怀疑半晶格的概念是否会更适合于应用。您可能会反对一个完整的半格自动也是一个格,但是同态和子结构(即子格和子半子集)是不同的。

在研究半群时,我首先遇到(半)晶格,作为可交换幂等半群。然后,我考虑了层次结构与格子之间的关系,并注意到一棵树自然也是半格子。然后,我在安全上下文和程序分析中找到了晶格,在我看来,半晶格结构是最重要的部分,而晶格只是因为可以“免费”获得而被采用。即使对于Heyting代数,合取与析取之间也存在不对称性,这向我暗示了不对称半格模型可能比对称格模型提供更多的见识。


1
您能详细说明树木是半格吗?特别是如果有任何有趣的定理,我们可以使用(半)晶格证明有关数据结构?
Xodarap

@Xodarap如果将树视为部分有序集,则两个节点的连接由其最低的共同祖先给出。关于您对数据结构的要求,我想这与我先前关于半格的数据结构的问题有关。我当时的结论是,这是一个令人惊讶的非同寻常的问题。另外,我无意偏离主流,因此我很高兴地找到该博客文章的参考资料很好。
Thomas Klimpel 2013年

3

一个非常重要但不太出名的案例(在理论家中是众所周知的,但在向本科生教授的意义上却不那么为人所知),使用晶格是为了证明单调电路大小的超多项式下界Razborov赢得Nevanlinna奖的Clique计算。最初的结构是非常技术性的,但是后来的结构(例如Berg / Ulfberg)简化了框架,而没有引用晶格。

因此在这种情况下,晶格理论被用作发现原始证据的框架,但后来的表述倾向于不直接将其称为概念上的简化。

因此,是的,晶格可能被认为是更奇特的数学对象[Razborov在其他地方谈到了将高级数学应用于CS的风格],它可能对应于CS中的其他“具体”对象,在这种情况下,它是“近似门”。例如,电路中的布尔门给出“近似正确”的答案,并且该晶格是一种“感应结构”,用于在精确电路与不精确的近似电路之间转换。



2

规则的边缘标签和相关结构形成一个分布的格子(例如请参见此处)。可以利用它来有效搜索给定图形的所有规则边缘标签的空间(请参阅此处)。作为一个应用程序,你可以判断一个图可以画成示意地图与面部某一区域分配。


2

而且,令人惊讶地(至少对我而言)密码学。进行检查,它可以允许已知密码系统的新攻击,并为后量子计算密码术带来希望。


2
这种“周期”晶格与OP所要求的不同。问题是关于具有二进制运算的结构会合和联接。
安德拉斯·萨拉蒙

哎呀 然后,我根本不了解OP的要求。
Helios

但是赫利俄斯(Helios)所谈论的晶格实际上是按通常的主导顺序分布的晶格。同样,我可能是错的,但是我认为任何分布晶格都可以作为周期晶格的子集嵌入到空间中。可以说,它们是当前密码学中最令人兴奋的事情。
Sasho Nikolov
By using our site, you acknowledge that you have read and understand our Cookie Policy and Privacy Policy.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.