是否有任何证据证明不依赖于自引用或对角化的停止问题的不确定性?


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这是与有关的一个问题。经过大量讨论之后,再次以一种更为简单的形式提出来,这似乎是一个完全不同的问题。

停止问题的不确定性的经典证明取决于在尝试将假设的HALT决策程序应用于自身时出现的矛盾。我认为,这仅表示不可能由HALT决策者来决定自己是否将停止,但除了停止其他任何案例的可判定性之外,没有提供任何其他信息。

所以问题是

有没有证据表明停顿问题是不确定的,既不依赖于表明HALT不能自行决定,也不依赖于对角化论证?

小编辑:我将致力于该问题的原始措辞,即要求提供一个完全不依赖于对角化的证明(而不是仅仅要求它不依赖于依赖HALT的对角化)。


您是在寻找不依赖于对角化参数的方法,还是只寻找不直接使用HALT对角化的方法?我不确定比约恩提出的证据是否满足前者的要求。
Mark Reitblatt,2010年

@Mark:实际上我不确定。如果对角化参数不对应于自引用,而是对应于其他方面(例如基数不匹配),那么我确实希望它能对为什么HALT(Q)终止(其中Q!= HALT)不确定的原因有所了解。
M. Alaggan

1
好吧,在这种情况下,我可以给出一个更简单的论点。从观察到存在不确定的问题(简单的基数参数)开始,此外,还有一个不确定的问题P,它的TM M识别其成员(但可能不会终止于非成员)。现在,求解HALT(M)将为您提供P的决策者。我们首先检查M是否在x上停止。如果是这样,我们将运行它并返回与M相同的结果。否则,我们将拒绝,因为M停止了P的每个成员。由于我们认为P是没有决策者的语言,因此这现在是一个矛盾。
Mark Reitblatt,2010年

该论据实际上证明HALT是RE-complete。
Mark Reitblatt,2010年

1
知道了 如果所有TM都是决策者,则HALT无关紧要。如果halt是不平凡的(识别器存在),则(通过对立的)不平常的HALT的存在使识别器TM成为决策者,这意味着HALT是平凡的,矛盾的。因此,并非所有识别器都存在这种HALT。太好了,谢谢您的精彩评论;您可能需要重新发布它作为答案:)
M. Alaggan

Answers:


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是的,可计算性理论(又名递归理论)中有这样的证明。

首先,您可以证明暂停问题(集合)可用于计算集合,该集合为1泛型,在某种意义上,关于每个事实都由一个有限项决定。前缀。然后很容易证明这样的集合是不可计算的(即可确定的)。 G ^ Ñ Σ 0 1 g ^ g ^ g ^0GNΣ10GGG

为了达到相同的效果,我们可以在此处用1-random(即Martin-Löfrandom)替换1- generic。这使用了Jockusch-Soare低基础定理

(警告:您可能会考虑仅显示计算Chaitin的,它是1随机数,但是在这里,我们必须注意是1随机数的证明是否依赖于无法确定的停止问题!因此,使用低基定理更安全)。Ω Ω0ΩΩ


很有意思!您可以为我提供参考或一组关键字来进行搜索,以便对其进行更多的了解吗?非常感谢!
M. Alaggan

6
@M。Alaggan:最好的参考书可能是AndréNies的最新著作,《可计算性和随机性》,牛津逻辑指南,牛津大学出版社,2009年。还有关于低基础定理的Wikipedia文章和关于算法随机性的Scholarpedia文章:Scholarpedia.org /条/ Algorithmic_randomness
比约恩·乔斯-汉森

@M。Alaggan,由您决定,但票数表明,这应该是公认的答案。
Mohammad Al-Turkistany

我确实问过meta(请检查meta.cstheory.stackexchange.com/questions/642/when-is-it-appropriate-to-change-the-accepted-answer)。我知道这个答案确实很棒,也非常有用。但是,我确实接受了另一个,因为用一种更直观的方法对我来说更容易理解。但是,上面似乎在讨论其正确性(!)。因此,如果事实证明是不正确的,我的确会改成这个答案。引起混淆的原因是我没有在最初的问题中明确指出,我想避免使用HALT而不是所有对角化来进行对角化。
M. Alaggan '11年

到目前为止,我对应该接受哪一个感到非常困惑,因为我要在出色的好答案和简单/直观的答案之间进行选择(我的背景不是很扎实/成熟)。因此,请不要有难过的感觉:)我们可以讨论这个问题,并对所有人做出令人满意的决定。谢谢。
M. Alaggan

5

根据要求从我的评论中转贴:

从观察到存在不确定的问题(简单的基数参数)开始,此外,还有一个不确定的问题P,它的TM M识别其成员(但可能不会终止于非成员)。现在,求解HALT(M)将为您提供P的决策者。我们首先检查M是否在x上停止。如果是这样,我们将其运行并返回与M相同的结果。否则,我们将拒绝,因为M停止了P的每个成员。由于我们认为P是不确定的,因此这现在是一个矛盾。

注意:他澄清说,他正在寻找一种避免直接使用HALT进行对角化的参数,而不是一种完全避免对角化的参数。

编辑:此参数被卡住。您是否可以直接显示RE-REC是非空的,除了显示HALT在其中之外?


可计数性参数使用的对角线化与停止问题的标准证明非常相似(仅稍微简单一些)。(也就是说,要显示语言的基数大于TM的基数,使用对角线化。):)
Joshua Grochow 2010年

@Joshua阅读评论。我问他是在寻找避免对角化的证据,还是只是在使用HALT避免对角化的证据。他正在寻找后者。
Mark Reitblatt,2010年

@Mark:啊,我错过了。谢谢。+1
约书亚·格罗夫

4
@Mark:你能澄清点什么吗?您首先指出存在一个可以确定的不确定问题P,然后观察到如果HALT是可确定的,那么我们可以构造一个P的决定因素。但是,在我阅读的文章中,事情是以相反的顺序证明的- HALT的不确定性用于证明此类问题的存在P。您是否可以在不使用HALT的不确定性的情况下说明存在不确定性但可以识别的问题?
Kurt,2010年

2
存在一个可识别但无法确定的问题这一事实可能很容易通过显示停止问题来证明,因为在这种情况下,您又回到了起点。只有数不清的可识别语言。
比昂·克约斯·汉森(BjørnKjos-Hanssen)

2

另一个海报暗示了这一点(通过提及Chaitin),但是您可以使用Berry悖论来证明暂停问题是无法确定的。这是证明的简要草图:

假设HALT是确定是否有任何机器M在输入I处停止的机器。我们将证明HALT本身在特定输入上无法停止,这表明它无法确定语言。

考虑以下函数f:

f(M,n)= a,其中a是机器M无法在具有| I |的任何输入I上计算出的最小正整数。<n

假设HALT是可计算的函数,则f也是可计算的函数;只需为每台机器M模拟HALT(M,I),然后输入长度小于n的字符串I。如果模拟停止,则模拟M(I)并记录输出是什么,并找到M,n对中的任何对都不输出的最小输出a。

现在,我们证明f是不可计算的:考虑f(f,10000000 * | f | +10000000)。无论输出什么,它都应该是一个(正)整数,机器无法在输入I上计算f的长度小于给定长度的正整数……而我们刚刚输出了这样一个带有f且更简短的整数输入。

因此,f是不可计算的,因此我们关于HALT可计算的假设是错误的。我认为该证明不使用对角线化。


该证明无效。Whatever it outputs, it ought to be an integer that is not computable by the machine computing f on input I with length less than that given. 对模块化算术的一种吸引力表明这是错误的。错误在于,假设计算机必须能够表示大小的数字,以便能够对它们执行算术运算,而实际上却可以对进行算术运算。n>nn
约翰

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我不是想粗鲁,但您的反对是没有道理的。函数f 定义为一个输出整数的函数,该整数不能在长度小于n的任何输入上由M计算。因此,除了对模块化算术的荒谬诉求外,您将很难显示突出显示的句子是无效的。
菲利普·怀特2010年

@johne我同意Philip。没有关于机器表示的限制的假设。这是一个TM。
Mark Reitblatt 2010年

@Philip次要技术更正:您应该将整数更改为自然或正整数。
Mark Reitblatt 2010年

1
@Philip你在角化,它只是一个不同从经典的证明˚Fff
马克Reitblatt

0

不知道这是否有用,但是您可以使用递归定理证明这一点。递归定理说,如果是所有图灵机的有效列表,而是递归函数,则存在一个,使得。如果你能说上输入自行决定是否给定的机器死机,那么你可以写一个递归的是,在输入,输出图灵机上暂停的指数 IFF不上停止。根据递归定理,存在使得 = ˚F Ë W¯¯ Ê = w ^ ˚F É 0 ˚F È 0 W¯¯ Ë 0 ë W¯¯ È0 w ^ ˚F ë 0 {We}e=1feWe=Wf(e)0fe0We0eWe(0)Wf(e)(0)是矛盾的。


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这是标准的对角化证明。
Yuval Filmus 2010年
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