Непейвода. Прикладная логика
.PDF13.6. ФОРМАЛИЗАЦИЯ НЕФОРМАЛИЗУЕМЫХ ПОНЯТИЙ |
381 |
Принцип Понятия могут описываться лишь в их взаимо связи Совокупность1. взаимосвязанных понятий может быть- описана. как сигнатура называемой в гуманитарных ис следованиях тезаурус σ ( -
)29.
Скажем понятия любви и ревности тесно взаимосвязаны и принадле жат одному, и тому же тезаурусу. - Принцип Объем понятия является производным от его
содержания2.и взаимосвязей с другими понятиями30.
Принцип Для гуманитарных понятий и их объемы и их взаимосвязи3. все время меняются их нельзя однозначно, за фиксировать31. , -
Принцип Имеется оператор диагонализации выдающий по любой 4эффективно. заданной последовательности, уточ нений рассматриваемых понятий новое уточнение не со- впадающее ни с одним из членов последовательности, 32. -
Принцип Имеется оператор альтернативы выдающий по каждой паре5. уточнений где расширяет, но вое уточнение Φ2, расширяющее(Φ0, Φ1), Φ0,Φно1 несовместимоеΦ0, с-
Φ1.33 |
|
Принцип 6. Имеются абсолютно общепризнанные соотно- |
|
шения между понятиями (трюизмы), но они — |
самые бес- |
полезные из всех соотношений. |
|
В самом деле трюизмом является скажем описание ревности как от рицательного,чувства к объекту действительного, , или предполагаемого-
29 Данный постулат не принимался Белякиным но давно уже использовался часто неявно) в работах Тарского, Карнапа, Витгенштейна, и др. ( 30 Пожалуй, впервые этот принцип явно сформулировал Карнап.
31 А это часто утверждали многие гуманитарии отрицая возможность применения ма тематики для анализа их понятий. Ну что же, в данном, пункте мы с ними согласны. - 32 Н.В. Белякин.
ние33 А этого у него не было, поскольку он первоначально не рассматривал даже отрица-
.
382 ГЛАВА 13. НЕПОЛНОТА И НЕФОРМАЛИЗУЕМОСТЬ
увлечения любимого (любимой). Из этого определения, вполне почтен- |
|
ного для какого-либо научного трактата, никаких позитивных выводов |
|
не сделаешь. Зато принципы (принадлежащие противоположным куль- |
|
турам любовных отношений): |
|
Если ты — |
джигит, зарежь подонка, посягающего на твою |
любимую! |
|
Если ты светский человек не дай чувству ревности проявиться— наружу! ,
позитивны дают конкретную стратегию поведения в соответствующей ситуации но, полностью несовместимы друг с другом
Теперь, надо строить математическую модель Следующие. принци пы говорят уже о формализации только что перечисленных. содержа- тельных положений на базе теоремы Гёделя о неполноте и ее обобще-
ний. Принцип В каждый данный момент для данной конкрет - ной цели взаимоотношения7. понятий описываются как клас- сическая теория Эта теория называется ипостасью си- стемы неформализуемыхT hα. понятий34. -
Заметим что здесь сделано сильное предположение о том что каждая ипостась, описывается теорией применяющей классическую, логику Это предположение нуждается в проверке, и проверка была произведена. в первой же работе описывавшей теорию, неформализуемых понятий В ней было показано, что при естественных предположениях а именно[22].
принцип уже для, неклассической арифметики не удается( постро, ить нетривиальной10) системы расширений описывающей арифметиче- ские понятия как неформализуемые Таким, образом теория неформа- лизуемых понятий еще ярче подчеркивает. исключительную, роль клас- сической логики в системе известных логик. -
Принцип Среди этих теорий есть теория являюща яся подтеорией8. любой T hα. T h0, -
34 Ипостась в христианском богословии одно из конкретных проявлений непости жимой и бесконечной— сущности единого Бога в нашем мире Ипостасями являются Бог- Отец, Бог-Сын и Бог-Дух Святой. Аналогичное понятие имеется. и в иудаизме. -
13.6. ФОРМАЛИЗАЦИЯ НЕФОРМАЛИЗУЕМЫХ ПОНЯТИЙ |
383 |
Принцип 9. Имеется вычислимая функция ϕ, строящая по |
|
каждой паре теорий T hα T hβ, теорию T hϕ(α,β), расши- |
|
ряющую T hα, но несовместимую с T hβ. |
|
Таким образом, каждое расширение теории имеет альтернативу. |
|
Следующий принцип также является сильным предположением, по- |
|
казавшим свою эффективность при описании систем неформализуемых |
|
понятий. Он говорит о том, что никакой из новых результатов, получен- |
|
ных в расширениях данной ипостаси, не может считаться даже относи- |
|
тельно бесспорным (неопровержимым в других расширениях). |
|
Принцип Пересечением множества теорем всех теорий расширяющих10. T hα, являются теоремы самой T hα. ,
Этот принцип сразу же отметает в качестве основы для систем нефор- |
||
мализуемых понятий теории, базирующиеся на многих известных не- |
||
классических логиках. |
|
|
Теория неформализуемых понятий позволила дать подходы к реше- |
||
нию некоторых задач, |
связанных с несоответствием понятий в языках |
|
программирования. Появились и логические следствия. Одно из них мы |
||
приведем здесь. |
|
|
Определение 13.6.1. Высказывание A называется псевдопроблемой от- |
||
носительно ипостаси T hα, входящей в систему формализаций неформа- |
||
лизуемых понятий, если ни в какой ипостаси, являющейся расширением |
||
T hα, ни A, ни ¬ A не являются теоремами. |
псевдо- |
|
Предложение 13.6.1. Метод критики оснований. Если A — |
||
проблема, B не является псевдопроблемой, B неразрешимо в T hα и в |
||
теории T hα доказано |
A B, то можно подобрать формулу D, не |
|
являющуюся псевдопроблемой, такую, что D A и A D — |
не тео- |
|
ремы T hα, а D B — |
ее теорема. |
|
Доказательство. Пусть для определенности B доказывается в некото- |
|
рых формализациях. Тогда имеется теория T hβ, расширяющая T hα, в |
|
которой доказывается B. Но тогда есть конечный список D1 аксиом |
|
T hβ, из которого выводится B в T hα. Значит, D1 B является тео- |
|
ремой T hα. Поскольку T hβ имеет альтернативу T hϕ(α,β), усилим D1 до |
|
списка аксиом D, опровергаемого в данной альтернативе. Поскольку A |
|
— |
псевдопроблема, то ни она, ни ее отрицание не выводимы ни в T hβ, |
384 |
ГЛАВА 13. |
НЕПОЛНОТА И НЕФОРМАЛИЗУЕМОСТЬ |
ни в T hϕ(α,β). Отсюда получаем, что четыре импликации |
||
|
D A |
D ¬ A |
|
¬ D A |
¬ D ¬ A |
невыводимы в T hα, и соответственно, D — искомое независимое от A |
||
основание. |
|
|
Содержательно данный результат означает, что основание, являю- |
||
щееся псевдопроблемой, ничего не может дать для доказательства со- |
||
держательных утверждений. Если мы вывели имеющее смысл в данной |
||
системе теорий утверждение из псевдопроблемы, то можно подобрать |
||
другую, уже нетривиальную гипотезу, из которой оно получается. |
||
Понятие псевдопроблемы появилось в работах Венской школы по- |
||
зитивизма в 20-х годах. Псевдопроблемами называли пышно звучащие |
||
философские вопросы типа |
||
— |
Что первично: материя или сознание?— |
|
теряющие смысл при переводе на научный язык. Мы идем дальше, и |
||
внутрь формализаций псевдопроблемы могут проникнуть, но опора на |
||
них является порочным методом. |
||
С другой стороны, данный результат имеет отношение к давно из- |
||
вестному в логике примеру логической ошибки. В жизни слишком часто |
||
мы считаем, что отвергли выводы человека, если сумели опровергнуть |
||
посылки, на которых он базируется. Например, отвергнув посылку об |
||
изначальном равенстве способностей всех людей, мы отвергаем целесо- |
||
образность равенства их прав. Это еще со времен Аристотеля квалифи- |
||
цировалось как логическая ошибка: единственный способ опровергнуть |
||
предложение — |
временно принять его. Критика оснований может лишь |
показать что декларированное утверждение не обосновано Мы показа ли что в,реальной ситуации критика оснований может быть. еще более- сильным, аргументом если мы обнаруживаем в основаниях не ложное утверждение а псевдопроблему, Допустим опора на существование Бо га в научном, исследовании полностью. уничтожает, силу приводимых- аргументов На любое утверждение нужно опираться в своем месте и по соответствующему. поводу Религии и так нанесли слишком большой ущерб излишне благонамеренные. ученые очень хотевшие научно дока зать существование Бога и делавшие при, этом легко обнаруживаемые- ошибки.
13.6. ФОРМАЛИЗАЦИЯ НЕФОРМАЛИЗУЕМЫХ ПОНЯТИЙ |
385 |
Системы формализаций неформализуемых понятий позволяют вы- |
|
разить и еще одну важнейшую сторону знания, впервые затронутую в |
|
неклассических логиках. Поскольку незнание всеобъемлюще и неис- |
|
требимо, порою один из самых мощных видов знания — |
знание о не- |
знании. Конкретные классические теории не позволяют этого исполь- |
|
зовать, а вот в их системах постулирование и использование незнания |
|
вполне возможно. |
|
И наконец, можно заметить, что соотношения между неформали- |
|
зуемыми понятиями, выраженные в данной теории, относятся лишь к |
|
данным их ипостасям. Чтобы выразить более глобальные утверждения |
|
(например, что A содержательно следует из B в том смысле, что при- |
|
няв при формализации A, мы вынуждены принимать и B во избежание |
|
распада системы понятий), необходимо рассматривать целые системы |
|
теорий, а тут уже вступает в права неклассическая логика. |
|
Подытожим: |
|
Истинность формул данного языка нельзя выразить внутри |
|
него самого. |
|
Не все вычислимые функции могут быть продолжены до |
|
всюду определенных. |
|
Ни одна достаточно богатая теория не может быть полна. |
|
Неполнота не может быть устранена никакими средствами, |
|
допускающими хотя бы частичную алгоритмическую про- |
|
верку. |
|
Неразрешимые утверждения бывают разных типов, в том |
|
числе и такие, которые не зависят не только от теории, но |
|
и друг от друга. |
|
Пополнение теории правилом, позволяющим переходить от |
|
доказуемости A(n) при произвольном n к истинности x A(x) |
|
весьма сильно расширяет возможности теории. |
|
Даже внутри самой теории имеются предложения вида x P (x) |
|
с разрешимым P , для доказательства которых необходимо |
|
привлекать сколь угодно сложные формулы. |
|
Можно заниматься формализацией и неформализуемых по- |
|
нятий, и в этом случае классическая логика — |
первый кан- |
дидат на звание подходящей для теорий, описывающих со-
386 ГЛАВА 13. НЕПОЛНОТА И НЕФОРМАЛИЗУЕМОСТЬ
стояние понятий в данный момент, для данной цели и с дан- |
|
ной точки зрения. |
|
Классическая логика перестает работать, если мы интере- |
|
суемся не истинностью в случае неизменной фиксирован- |
|
ной точки зрения, а развитием понятий. Она может подвести |
|
нас и тогда, когда мы стремимся использовать доказанные |
|
утверждения вида x A(x) как основу для алгоритмических |
|
построений. |
|
Классическая логика практически бессильна, когда нужно |
|
формализовывать незнание. |
|
Выражаясь несколько метафорически, классическая логика |
|
— |
логика конкретного знания и веры, а неклассическая — |
логика построения, изменения знания и сомнения.
Глава 14. Основы λ-исчисления
Язык конверсий является сейчас одним из важнейших выразитель ных средствλ- в логике информатике математической лингвистике ис- кусственном интеллекте, и когнитивной, науке Начнем с синтаксических, - аспектов λ-конверсий и их использования как. формального языка.
§ 14.1. |
ОСНОВЫ λ-ЯЗЫКА |
|
||||
В математике укоренились некоторые т.н. “ вольности речи”, часто при- |
||||||
водящие к двусмысленностям и затруднениям, практически ничего не |
||||||
облегчая взамен. Одна из таких традиционных неаккуратностей — |
сме- |
|||||
шение значения выражения с функцией, вычисляющей это выражение. |
||||||
Например, в уравнении x2 = 1 x2 есть выражение, в тождестве |
|
|||||
|
|
|
d |
|
x2 = 2x |
(14.1) |
|
|
|
|
|||
|
dx |
|
||||
x2 есть функция, а относительно 2x этот вопрос может быть решен лишь |
||||||
из контекста (а порою и из него возникают лишь двусмысленности). Для |
||||||
обозначения функций используются записи типа x → x2, и этого хвата- |
||||||
ет для случая, когда функции не являются аргументами преобразований. |
||||||
Но уже запись |
|
d |
|
|||
|
|
|
x → x2 |
|
||
|
|
|
dx |
|
||
неудобна, а далее непоследовательность такой формы обозначений при- |
||||||
чиняет все больше и больше неприятностей. |
|
|||||
Американский логик Черч |
|
(A. Church) предложил обозначения, по- |
||||
зволяющие трактовать функциональные и смешанные выражения столь |
||||||
же последовательно, как и обычные математические. Квантор функци- |
||||||
ональности λx. t(x), где t(x) — |
|
терм, образует выражение, интерпрети- |
руемое как функция, аргументом которой является x, а результатом —
390 ГЛАВА 14. ОСНОВЫ λ-ИСЧИСЛЕНИЯ
значение t(x). Это выражение само рассматривается как терм, к которо- |
|||
му можно применять преобразования и о свойствах которого можно го- |
|||
ворить, x становится связанной переменной, подстановки производятся |
|||
по тем же правилам, что и обычно, чтобы избежать коллизий. Так что с |
|||
точки зрения λ-языка утверждение, что производная ex в точке 0 |
есть 1 |
||
записывается четко и ясно: |
|
|
|
|
D(λx. ex)(0) = 1 |
(14.2) |
|
Здесь D — оператор дифференцирования, применяемый к функции λx. ex |
|||
(заметим, что традиционное dx становится просто ненужным; аргумент |
|||
функции однозначно определяет, по какой переменной берется произ- |
|||
водная). D применяется к функции действительной переменной и в ре- |
|||
зультате дает также функцию действительной переменной. Видно, что |
|||
результат применения оператора D к функции λx. ex применяется далее |
|||
к числу 0. |
|
|
|
Рассмотрим несколько более сложный пример: формулу для произ- |
|||
водной суммы. |
|
|
|
|
Dλx. (f(x) + g(x)) = λx. (D(f)(x) + D(g)(x)) |
(14.3) |
|
Здесь строго различается применение операций к функциям и к значе- |
|||
ниям этих функций. Сложение обрабатывает числа, а дифференцирова- |
|||
ние — |
операции над числами. |
|
|
То, что математику можно построить не на базе чисел и множеств, а |
|||
на базе понятия функции, если разрешить свободно использовать функ- |
|||
ции как аргументы и результаты1 других функций, заметили практиче- |
|||
ски одновременно великий венгерский математик Я. фон Нейман и рос- |
|||
сийский логик Л.Я. Шейнфинкель. Фон Нейман стремился в тот момент |
|||
действовать как можно более традиционно, поэтому он создал теорию, |
|||
которая выглядит как перевод теории множеств на язык функций, и, как |
|||
недостаточно безумная, она оказалась забыта. Зато Шейнфинкель вы- |
|||
делил минимальный базис колоссальной общности и необычности, ко- |
|||
торый был развит другими. Операции, применяемые к функциям, осо- |
|||
знанно использовались в математике и до Шейнфинкеля. Они называ- |
|||
лись |
операторами (если результат — |
функция) либо функционалами |
1 Последнее требование не выполняется в общеупотребительных языках программи рования а в тех академических языках где выполняется обычно реализовано так что- приводит, к безнадежной неэффективности, вычислений. , .