Як ми можемо висловити "


9
  1. Як ми можемо виразити " " як формулу першого порядку?P=PSPACE
  2. Який рівень арифметичної ієрархії містить цю формулу (і який відомий на сьогодні мінімальний рівень ієрархії, що містить її)?

Для ознайомлення дивіться цю публікацію в блозі від Ліптона .


1
Поперечний розміщені від math.stackexchange.com/questions/313634 / ...
Марс

1
Можливо, ви можете використовувати той самий доказ Ліптона, використовуючи повну проблему PSPACE замість SAT у визначенні ψ(x,c,y) і ти це отримуєш PPSPACE можна виразити як x,cyψ(x,c,y) тобто це a Π2речення. Але IMO це свого роду "хак" ... :-)
Marzio De Biasi

3
Я б поставив під сумнів своє життя та всі світові надбання, що ти можеш представити це як "Неправдиве". Тобто це виражається навіть у логіці пропозицій. :)
Shaull

3
@Shaull. Звичайно. І як тільки ви покажете, що це правильне представлення, ви зможете придбати всі необхідні вам речі. Будь ласка, не протестуйте, що місце для коментарів занадто коротке, щоб містити докази.
Vijay D

3
@VijayD - Я візьмуся за приманку: я знайшов справді чудовий доказ, і місця для коментарів достатньо. Але мені не подобається шрифт ...
Shaull

Відповіді:


25

По-перше, я хочу звернутися до коментарів до питання, де було висловлено припущення, що «помилкове» вираження P=PSPACEтому що твердження є хибним. Хоча це може бути гарним жартом, насправді дуже шкідливо мислити таким чином. Коли ми запитуємо, як висловити певне речення в певній формальній системі, ми не говоримо про значення істини. Якби ми були, то коли хтось запитав: "Як мені записати той факт, що нескінченно багато простих?" ми могли б відповісти "3 + 3 = 6", але це однозначно не зробить. З цієї ж причини "хибна" не є коректною відповіддю на те, "як мені записатиP=PSPACEЯ думаю, що Фреге і Рассел дуже намагалися навчити нас цього уроку. Ок, зараз до відповіді.

Дозвольте мені показати, як висловитись PSPACEP, інший напрямок схожий, і тоді ви можете з'єднати їх спільно, щоб отримати PSPACE=P. У будь-якому випадку для ваших цілей може бути достатньо висловити справедливістьPSPACEP, залежно від того, що ти робиш.

Використовуючи прийоми, подібні до побудови присудка КлейнаT, ми можемо побудувати обмежену формулу квантифера acceptspace(k,m,n) (який, таким чином, проживає в Σ00=Π00) приказка "коли ми запускаємо машину, закодовану k і обмежили його використання простором |n|m, машина приймає вхід n"Тут |n| - довжина n. Неофіційний спосіб бачити, що такі формули існують, такий: наведенийk, m, і n ми можемо обчислити примітивну рекурсивну залежність від того, скільки часу і скільки місця нам буде потрібно (тобто, щонайбільше |n|m простір і максимум 2|n|mчас). Потім ми просто шукаємо всі можливі сліди виконання, які знаходяться в обчислених межах - такий пошук є досить неефективним, але він є примітивним рекурсивним, і тому ми можемо виразити його як обмежену формулу.

Існує подібна формула accepttime(k,m,n) в якому час виконання роботи пов'язане з |n|m.

Тепер розглянемо формулу:

k,m.k,m.n.acceptspace(k,m,n)accepttime(k,m,n).
Це говорить про те, що для кожної машини k який використовує максимум місця |n|m є машина k який використовує не більше часу |n|m таким, що дві машини приймають абсолютно однакове n's. Іншими словами, формула говоритьPSPACEP. Ця формула єΠ30.

Ми можемо покращити це, якщо ми готові висловити замість цього речення "TQBFє в політаймі ", що повинно бути достатньо добре для більшості застосувань, оскільки TQBF є PSPACE завершеним, і тому він знаходиться в політії еквівалентнийPSPACEP. Дозволяєk0 бути (код) машиною, яка розпізнає TQBF у просторі |n|m0. Тоді "TQBFP"можна виразити як

k,m.n.acceptspace(k0,m0,n)accepttime(k,m,n).
Ця формула справедлива Σ20. Якби я був теоретиком складності, я би знав, чи можна зробити ще краще (але я сумніваюся в цьому).

ваш перший абзац майже як логічна, текстова форма цього: xkcd.com/169
Vijay D

21

Андрій це вже пояснив P=PSPACE можна записати як Σ20-результат. Дозвольте зазначити, що ця класифікація є оптимальною в тому сенсі, що якщо твердження еквівалентно aΠ20-результат, то цей факт не відносить. Точніше, набір оракулA такий як PA=PSPACEA визначається а Σ20-формула з вільною змінною другого порядку A, але це не визначається жодним Π20-формули. Аргумент викладено (дляP=NP, але це працює точно так само PSPACE) у коментарях за адресою /mathpro/57348 . (Насправді, можна доопрацювати ідею, що це набірΣ20-комплект у відповідному значенні.)

РЕДАКТУВАННЯ: Топологічний доказ, наведений у пов'язаному коментарі, короткий, але може здатися складним. Ось прямий аргументаційний аргумент.

PAPSPACEA можна записати як Π20-формула форми ϕ(A)=xyθ(A,x,y), де θ є Δ00. Припустимо для суперечності, щоPA=PSPACEA також еквівалентний а Π20-формули ψ(A)=xzη(A,x,z). Виправити оракулиB, C такий як PBPSPACEB і PC=PSPACEC.

З тих пір ϕ(B), існує y0 такий як θ(B,0,y0). Однак,θ це обмежена формула, отже, оцінка значення істинності θ(B,0,y0)використовує лише кінцеву частину оракула. Таким чином, існує кінцева частинаb0 з B такий як θ(A,0,y0) для кожного оракула A розширення b0.

Дозволяє C[b0] denote the oracle which extends b0, and agrees with C where b0 is undefined. Since PA and PSPACEA are unaffected by a finite change in the oracle, we have ψ(C[b0]). By the same argument as above, there exists z0 and a finite part c0 of C[b0] such that η(A,0,z0) for every A extending c0. We may assume that c0 extends b0.

Continuing in the same fashion, we construct infinite sequences of numbers y0,y1,y2,, z0,z1,z2,, and finite partial oracles b0c0b1c1b2 such that

  1. θ(A,n,yn) for every oracle A extending bn,

  2. η(A,n,zn) for every oracle A extending cn.

Now, let A be an oracle which extends all bn and cn. Then 1 and 2 imply that ϕ(A) and ψ(A) simultaneously hold, which contradicts the assumption that they are complements of each other.


3
Sad that such a nice answer is for a question that's now closed...
arnab
Використовуючи наш веб-сайт, ви визнаєте, що прочитали та зрозуміли наші Політику щодо файлів cookie та Політику конфіденційності.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.