Chứng minh P = NP không có báo cáo toán học / chương trình máy tính


13

Đây là bài viết đầu tiên của tôi sau khi trở thành người dùng thụ động một thời gian. Tôi muốn hỏi một số câu hỏi nếu tôi có thể. Tôi không phải là nhà toán học nhưng câu hỏi của tôi liên quan đến lĩnh vực toán học / khoa học máy tính. Đặc biệt, vấn đề P vs NP. Tôi biết rằng đây là một vấn đề mà các chuyên gia ưu tú chưa thể giải quyết ...

Bất kể, tôi muốn hỏi:

Nếu một người không phải là nhà toán học hay lập trình viên không nghĩ ra sơ đồ hoặc một loạt các bước được viết bằng tiếng Anh cơ bản được cho là cung cấp giải pháp cho một trong những vấn đề P vs NP, thì điều đó có được tính là 'chứng minh' rằng P = NP .. để nhận giải thưởng Viện Clays :)? Hoặc nó là bắt buộc cho một người để viết giải pháp như bằng chứng toán học / chương trình máy tính?

Cảm ơn bạn.


10
Xem bộ sưu tập này: win.tue.nl/~gwoegi/P-versus-NP.htm . Bạn không muốn trở thành một trong số họ.
Yuval Filmus

có một tiền lệ "yếu" có thể cho việc này. Godels thm và đường chéo có thể được dựa một cách lỏng lẻo dựa trên nghịch lý Richards là từ tác phẩm văn học. nhưng lưu ý rằng các nhà toán học cực kỳ tiên tiến đã chuyển đổi nó thành các câu lệnh / tính chất toán học hợp pháp.
vzn

@vzn: trang Wikipedia mà bạn liên kết đến ngày Nghịch lý của Richard đến năm 1905; đường chéo có từ năm 1891. Vì vậy, Nghịch lý của Richard có thể dựa trên đường chéo, chứ không phải theo cách khác.
Niel de Beaudrap

@NieldeBeaudrap, vzn: Nhận xét của bạn đang chuyển thành một cuộc trò chuyện vì vậy tôi đã chuyển chúng sang trò chuyện , vui lòng tiếp tục ở đó.
Gilles 'SO- ngừng trở nên xấu xa' 18/03 '

Câu trả lời:


16

"Không", bạn có thể sử dụng "tiếng Anh cơ bản".

Nếu bạn thành công, bạn sẽ tạo ra một bằng chứng mang tính xây dựng . Bằng chứng trong toán học thường là sự pha trộn của "tiếng Anh cơ bản" khi bạn gọi nó và các công thức toán học, nhưng chúng không cần phải là một bằng chứng hợp lệ.

Giả sử bạn có một sơ đồ như vậy, những gì bạn cần để chứng minh, tức là tranh luận là, thuật toán của bạn hoạt động cho mọi trường hợp vấn đề. Cách bạn làm điều đó hoàn toàn phụ thuộc vào bạn, miễn là bằng chứng không rõ ràng và tất cả các tiền đề bạn khẳng định đã được chứng minh là đúng.

Làm xong việc đó, bạn có một bằng chứng toán học trong tay. Vì vậy, thực sự, tôi nên nói " " ngay từ đầu, bạn cần một bằng chứng toán học .


14
Chúng ta đừng cho ai hy vọng sai ở đây. Rất khó có khả năng một giáo dân có thể giải so với N P , hoặc giải pháp đó có thể được diễn đạt bằng "tiếng Anh thông thường". Có những điều tốt hơn để làm cho một giáo dân hơn là cố gắng giải quyết các vấn đề toán học khó nhất. PNP
Andrej Bauer

3
@AndrejBauer Chắc chắn, tôi không có ý ám chỉ rằng nó có khả năng. Tôi cho rằng bạn sẽ thích một câu trả lời gần giống với Niel hơn. Nhưng trong khi nó đặt mọi thứ vào quan điểm tốt, nó không thực sự giải quyết câu hỏi đã được hỏi.
phant0m

3
Tôi biết bạn không có ý ám chỉ bất cứ điều gì như thế. Tôi chỉ muốn đưa ra một cảnh báo rõ ràng, kẻo một nhà báo hoặc ai đó đọc điều này và nghĩ rằng so với N P sẽ được giải quyết bởi một nhà phê bình văn học. PNP
Andrej Bauer

@ phant0m: Tôi tò mò. Có đoạn đầu tiên của tôi không giải quyết câu hỏi thực tế?
Niel de Beaudrap

@NieldeBeaudrap Chắc chắn, nó giải quyết nó, nhưng có vẻ như kết luận cần phải được suy luận. Sidenote: Người ta cũng có thể giải thích "Indeed"câu là đưa ra lời giải thích về một bằng chứng bằng lời, nhưng bản thân nó không phải là một bằng chứng. Ngoài ra, bản thân một máy Turing không phải là một bằng chứng, trừ khi có bằng chứng chính xác. Ngoài ra, nó ngụ ý rằng việc trình bày một TM qua sơ đồ vốn đã vượt trội hơn là "bằng chứng", ngay cả khi không.
phant0m

19

Một máy Turing, nó phải được ghi nhớ, một loại sơ đồ. Cấu trúc của một chương trình máy tính nói chung cũng vậy. Vì vậy, việc biến "một sơ đồ" thành một câu trả lời chính thức cho vấn đề này khá dễ dàng, nếu nó thực sự có hiệu quả. Thật vậy, nếu người ta bắt đầu với một câu trả lời chính thức khủng khiếp cho P so với NP , hầu hết các nhà khoa học máy tính sẽ cố gắng tìm ra một công thức của nó gần với mô tả tiếng Anh đơn giản nhất để hiểu rõ hơn về giải pháp như khả thi.

Nhưng có một vấn đề cơ bản với loại câu hỏi mà bạn đang hỏi. Điều đó có nghĩa gì với một người có thể giải P so với NP - và bằng cách cho thấy rằng họ bằng nhau, không kém - không thực sự là nhà khoa học máy tính hay nhà toán học? Có lẽ họ không được tuyển dụng chuyên nghiệp như một nhà khoa học máy tính hoặc nhà toán học, nhưng điều này nằm ngoài mục đích nếu họ có kỹ năng giải quyết những gì mà một số người (ví dụ Scott Aaronson) mô tả là vấn đề toán học quan trọng nhất mà chúng tôi từng xem xét. Nếu ai đó được đào tạo (hoặc thậm chí tự học) để giải quyết thành công vấn đề, và cũng để truyền đạt rõ ràng giải pháp cho người khácbằng cách xác định các thói quen phụ chính và vai trò của chúng trong việc giải quyết, ví dụ SAT hoặc HAMPATH, sau đó chúng có được tuyển dụng hay thậm chí có bằng cấp hay không là một chi tiết không liên quan; tuy nhiên họ trong trường hợp đó là một nhà toán học hoặc một nhà khoa học máy tính. Vẫn tốt hơn nếu họ có thể mô tả cách các giải pháp của họ vượt qua các trở ngại cổ điển như kết quả tiên tri, chẳng hạn như các phép lạ AP ANP A (hoặc ngược lại) bằng cách hiển thị cụ thể loại cấu trúc nào trong vấn đề mà thuật toán tận dụng, sẽ không thể truy cập trong mô hình nhà tiên tri. Tuy nhiên, vấn đề là hầu hết những người mơ ước giải quyết P so với NP là người không chuyên hoặc người ngoài cuộcdường như thiếu các kỹ năng giao tiếp để thực sự mô tả công việc của họ một cách đầy đủ, hoặc (do chưa đọc đủ), họ không nhận thức được kết quả sẽ khiến cách tiếp cận giải quyết vấn đề của họ ngay từ đầu.

Như với tất cả những giấc mơ về vinh quang ngày nay, có một vấn đề cơ bản với sự tưởng tượng là người giải quyết P so với NP . Vấn đề là nó gần như không thể. Không thực sự là không thể, nhớ bạn, hoặc ít nhất là không nhất thiết là không thể; chỉ gần như vậy Là một người sáng dạ với tham vọng, có thể người ta sẽ đánh mất sự thật rằng có nhiều người sáng dạ khác: nhiều người trong số họ cũng đã nghĩ về vấn đề này; và nhiều người trong số họ sáng hơn chính mình, thậm chí bằng một vài mệnh lệnh cường độ. Và rằng đã có những người sáng suốt như vậy chừng nào vấn đề còn tồn tại; nhưng nó vẫn chưa được giải quyết. Vâng, về nguyên tắc, mọi người có thể nghĩ về nó sai cách, và đã trong nhiều thập kỷ. Nhưng đó làthực sự đặc biệt có khả năng? Không ai có thể mong đợi mình là người có thể phát hiện ra một lỗi mà mọi người khác đang mắc phải, bởi vì nếu mọi người khác đang mắc lỗi đó thì phải có điều gì đó về vấn đề sẽ khiến người ta mắc lỗi tương tự. Hoặc - trong trường hợp có nhiều khả năng lý do tại sao vấn đề vẫn chưa được giải quyết không phảirằng mọi người cứ mắc phải những lỗi đơn giản hoặc chưa nghĩ ra một mẹo đơn giản nào làm tan biến toàn bộ - điều gây khó khăn về cơ bản là khó khăn khách quan của vấn đề, và không có bước nhảy thông minh nào cho phép người ta đơn giản ví von một cách duyên dáng vượt qua mọi trở ngại; rằng những gì được yêu cầu là một cách tiếp cận không chỉ đơn thuần là tiểu thuyết, mà còn khá sâu sắc, xác định các cấu trúc tinh tế mà có lý do chính đáng để không ai từng thấy trước đây. Loại cấu trúc mà một người có khả năng phát hiện nhiều nhất bằng cách suy nghĩ liên tục về vấn đề trong nhiều năm.

Nếu bạn muốn thực tế về những gì cần thiết để giải quyết vấn đề P so với NP , bạn có thể so sánh nó với những đột phá nổi tiếng tương tự trong vài thập kỷ qua, chẳng hạn như bằng chứng của định lý bốn màu, Định lý cuối cùng của Fermat, hoặc Phỏng đoán Poincaré. Họ có thể có bằng chứng đơn giản hơn một ngày nào đó, nhưng bằng chứng ban đầu đưa bạn đến nơi hoang dã để đưa bạn đến cuối cùng (hoặc trong trường hợp của định lý Bốn màu, tuyến đường rất dài và lặp đi lặp lại). Không có lý do cụ thể để nghi ngờ rằng P so với NP sẽ khác nhau; để nếu cuối cùng nó được giải quyết bởi một người nghiệp dư, rất có thể là do một người có kiến ​​thức nền tảng tương tự và nhận thức về các kỹ thuật của một người được đào tạo về học thuật. Bất kỳ người nghiệp dư thực tế nào mơ ước giải quyết P so với NP sẽ làm tốt để ghi nhớ điều đó.


2
Trong khi tất cả những gì bạn nói là đúng, tôi sợ rằng suy nghĩ này (đã trở nên phổ biến trong lĩnh vực này, có thể là một cơ chế bảo vệ) có thể làm nản lòng một thiên tài tự học có thể giải quyết vấn đề ngày hôm nay. Tôi nghĩ một thông điệp hữu ích hơn là: hãy đi và được đào tạo nhiều như bạn cần để thuyết phục ngay cả một chuyên gia, đầu tiên là đọc tác phẩm của bạn và sau đó là tính hợp lệ của nó. Có thể mất nhiều năm, nhưng đó là cách để đi.
Raphael

6
@Raphael: Tôi nghĩ rằng trên thực tế tâm lý của tôi hoàn toàn được điều chỉnh tốt ngay cả với khả năng của một thiên tài tự học. Thông điệp của tôi cho thiên tài tự học là thế này: một mặt, không phải là một học giả không có nghĩa là bạn không phải là nhà toán học --- và tôi sẽ đánh giá một câu trả lời bằng chất lượng của nó. Vì vậy, trách nhiệm thuộc về thiên tài tự học đó để đảm bảo rằng câu trả lời chất lượng và cảnh giác với những cạm bẫy mà những người nghiệp dư thường trở thành con mồi.
Niel de Beaudrap

2
Tôi sợ rằng suy nghĩ này ... có thể làm nản lòng một thiên tài tự học, người có thể giải quyết vấn đề ngày hôm nay. - Tốt. Thiên tài tự học của bạn nên được nhắc nhở rằng thanh rất cao và hàng chục (hàng trăm?) Những thiên tài tự học khác đã cố gắng và không đạt được nó.
JeffE

"Định lý cuối cùng của Fermat, hay phỏng đoán Poincaré. Họ có thể có bằng chứng đơn giản hơn một ngày nào đó, nhưng bằng chứng ban đầu đưa bạn đến nơi hoang dã để đưa bạn đến cuối cùng (hoặc trong trường hợp của định lý Bốn màu, tuyến đường rất dài và lặp đi lặp lại) ". Đây là một kỳ vọng hợp lý / hợp lý bởi một số người, nhưng mặt khác, không giống như sự tò mò lý thuyết tùy tiện như FLT và 4CT, một trường hợp có thể được thực hiện bằng chứng P vs NP có thể mang lại công cụ (cơ bản) cho các phân tách lớp phức tạp khác và lý thuyết phức tạp nói chung , hoặc thậm chí có thể là một viên đá Rosetta hoặc liên kết bị thiếu để
thăng

@vzn: Tôi không thực sự chắc chắn những gì bạn nhận được với sự khác biệt đó. Chỉ vì P so với NP là quan trọng, không khiến cho nhiều khả năng tồn tại tìm thấy một giải pháp đơn giản có thể được tìm thấy bởi một người nghiệp dư thông minh nhưng không quen biết.
Niel de Beaudrap

-5

Một bằng chứng cho thấy P = NP có thể được chấp nhận bởi một tạp chí toán học, nhưng nó sẽ không bao giờ được chấp nhận bởi các chuyên gia ưu tú. Lý do là họ biết rằng P! = NP (ít nhất là cho tất cả các mục đích thực tế). Họ cũng biết rằng thật khó tin khi chứng minh điều này, vì vậy ngay cả một bằng chứng cho thấy P! = NP sẽ được nhận bởi một sự hoài nghi lành mạnh của các chuyên gia ưu tú.

Các chuyên gia ưu tú có nhiều lý do phức tạp hơn nhiều người có đầu óc sáng suốt đã cố gắng và thất bại trong việc xây dựng thuật toán đa thức cho NP hoặc chứng minh N! = NP. Tuy nhiên, họ kỳ vọng một cách hợp lý rằng lập luận này sẽ có sức thuyết phục nhất đối với một giáo dân. Họ có lẽ đúng khi đề cập đến các rào cản liên quan đến bằng chứng tương đối hóa, bằng chứng tự nhiên hoặc bằng chứng phản ứng hiếm khi thuyết phục đối với một người không phải là chuyên gia. Nếu quá nhiều "nghiệp dư" cố gắng giải quyết P vs NP theo một cách nhất định (ví dụ bằng độ phân giải logic hoặc bằng cách giảm nó thành vấn đề lập trình tuyến tính), thì ai đó sẽ trải qua nỗi đau (đôi khi phải mất nhiều năm) để chứng minh rằng góc tấn công cụ thể này có khả năng sẽ thất bại.

Chỉnh sửa Tôi rất vui khi câu trả lời này tiếp tục thu hút phản hồi (tiêu cực). Do đó, hãy để tôi thay thế phần thứ hai của câu trả lời (có vẻ không liên quan đến phản hồi, nhưng có thể làm mất tập trung vào điểm chính) bằng trích dẫn sau đây từ Truth vs Proof :

Chúng ta có thể vẫn không biết gì, nói rằng đơn giản là chúng ta không biết, nhưng có thể có một điều như quá nhiều sự hoài nghi trong khoa học. Ví dụ, Scott Aaronson từng tuyên bố rằng trong các ngành khoa học khác, P! = NP bây giờ đã được tuyên bố là một quy luật tự nhiên. Tôi có xu hướng đồng ý. Rốt cuộc, chúng tôi đang cố gắng khám phá sự thật về bản chất của tính toán và nhiệm vụ này sẽ không tiến triển nhanh hơn nếu chúng tôi khăng khăng loại bỏ tất cả các bằng chứng không ở dạng bằng chứng toán học từ các nguyên tắc đầu tiên.

Thay đổi này không nhằm giảm lượng phản hồi, nhưng để làm rõ hoàn toàn rằng câu trả lời này nghiêm túc về thực tế rằng các chuyên gia "biết rằng P! = NP", ngay cả khi họ không thể chứng minh.


23 tháng 11 năm 2013 Cảm ơn một lần nữa cho tất cả các thông tin phản hồi. Đối với hồ sơ, câu trả lời hiện có 7 lượt tải xuống, 1 lượt upvote và 14 bình luận (8 bởi tôi). Do số lượng bình luận, các tài liệu tham khảo và biện minh thú vị được đưa ra trong các bình luận bị ẩn, vì vậy tôi quyết định thêm một số trong số chúng ở đây:

  • Như chính Gôdel đã viết cho von Neumann, nếu P = NP là đúng "cho tất cả các mục đích thực tế", thì định lý không hoàn chỉnh của anh ta sẽ chỉ đúng trong lý thuyết, nhưng thực tế là sai trong thực tế.

  • Trong bài viết năm 1971 của mình, Stephen Cook ... không thể tạo ra các mẫu phản ứng cho thủ tục Davis-Putnam (được giải quyết bởi Haken 1985). Ngày nay, nhiều kỹ thuật, kết quả và phản ứng mẫu có sẵn để "từ chối" các bộ giải NP hiệu quả được đề xuất. Ngoài ra P = NP mâu thuẫn với "định luật bảo toàn khó khăn", "tương ứng định tính <-> định lượng tài chính", ...

  • Cách đây rất lâu, Scott Aaronson đã viết bình luận này :

    nặc danh: Bạn khẳng định (như thực tế!) rằng 3SAT là ngôn ngữ trong NP không thể tính được trong thời gian đa thức. Nhưng bạn không thể chứng minh điều đó. Đó có phải là phương pháp khoa học của bạn? Đúng. Là một người tin tưởng vững chắc vào khoa học và lý trí, tôi cố gắng phân biệt rõ ràng giữa những gì tôi có thể chứng minh và những gì tôi chỉ biết là đúng.

  • Scott nổi tiếng vì đã cố gắng chứng minh điều đó có nghĩa là anh ta "biết" điều gì đó, ví dụ như bằng cách đặt cược 200.000 đô la: scottaaronson.com/blog/?p=458


2

7
Không ai "biết" rằng P! = NP. Các chuyên gia có thể tin tưởng mạnh mẽ vào nó, nhưng không có chuyên gia nào biết điều đó (trừ khi ai đó có bằng chứng và giữ nó cho chính mình). Mặc dù không thể, nhưng P = NP là đúng. Như một lưu ý phụ, mọi người (đặc biệt là các nhà khoa học) nên cởi mở với mọi thứ, trừ khi được chứng minh khác đi. Trong trường hợp này, mọi nhà khoa học, tuy nhiên, niềm tin lớn của anh ta là P! = NP, nên chấp nhận rằng có khả năng P = NP nắm giữ.
George

7
Trong toán học, vấn đề bỏ qua bằng chứng và tiến về phía trước một cách mù quáng là bạn có thể cho rằng có gì đó không đúng. Điều này sẽ làm cho nhiệm vụ đi chậm hơn nhiều. Các ngành khoa học vật lý không gặp phải vấn đề này (trừ các trường hợp như lý thuyết hấp dẫn / chuỗi lượng tử) vì chúng phải đồng ý với thực nghiệm.
Peter Shor

1
@ThomasKlimpel: Tôi nhớ đăng bình luận đó, nhưng không phải ở đâu. Cho rằng bất cứ ai mà tôi được đáp ứng (bạn?) Đã được chỉ đơn giản là sử dụng nó như một cơ quan để tranh luận về tính chính xác của toán học Platon, trong khi tôi có sau khi một số cân nhắc đến một vị trí chủ nghĩa hình thức, thực tế đơn thuần mà Gödel đã có một quan điểm khác nhau mà không có thêm công phu thực sự là không liên quan. Đối số kỹ thuật không được chiến thắng như các trận đấu quần vợt, với một phản bác nhanh chóng. Tương tự như vậy, các câu trả lời thuyết phục được đánh giá không chỉ bởi sự đồng tình của họ (mặc dù điều đó có ích) cũng không phải bởi chính quyền, mà bởi giá trị kỹ thuật của họ.
Niel de Beaudrap

3
Khi sử dụng trang web của chúng tôi, bạn xác nhận rằng bạn đã đọc và hiểu Chính sách cookieChính sách bảo mật của chúng tôi.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.