Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
МЛиТА.pdf
Скачиваний:
152
Добавлен:
16.02.2016
Размер:
1.78 Mб
Скачать

Заключение

Перспективы развития математической логики и теории алгоритмов тесно связаны с распространением информационных технологий и производств для выпуска информационно-емкой продукции. Это прежде всего развитие методов математической логики для решения задач спецификации и верификации программно-аппаратных средств, создания систем искусственного интеллекта и Семантической Web (англ. Semantic Web Семантическая паутина).

Внастоящее время развиваются два основных направления в программировании: императивное и декларативное. Императивное программирование это подход к программированию, который, в отличие от декларативного программирования, включающего функциональное и логическое, описывает процесс вычисления в виде команд (инструкций), изменяющих состояние поля памяти программы.

Концепция Семантической Web это часть глобальной концепции развития сети Интернет, целью которой является реализация возможности машинной обработки информации, доступной во Всемирной паутине. Основной акцент концепции делается на работе с метаданными, однозначно характеризующими свойства и содержание ресурсов Всемирной паутины. Ресурсы предназначены для восприятия человеком, тогда как метаданные используются машинами (интеллектуальными агентами) для проведения однозначных логических заключений о свойствах этих ресурсов. Для внедрения концепции предполагается создание сети документов, содержащих метаданные о ресурсах Всемирной паутины, существующей параллельно с ними.

3.3.Учебное пособие

Вкачестве учебного пособия рекомендуется использовать работы [1] и [3] основного списка.

82

3.4. Глоссарий

(краткий словарь основных терминов и положений)

А

Адекватная

интерпретация

Аксиоматическая

теория

Алгоритм

Алгоритмически неразрешимая задача Алгоритмическая разрешимость

Алфавит состояний машины Тьюринга

Атом (атомарная формула)

Б

Булева алгебра

В

Временнáя сложность машины Тьюринга

Выполнимость

Выполнимый

предикат

Высказывание

Интерпретация называется адекватной, если она правильная и каждому истинному утверждению содержательной теории ставится в соответствие теорема формальной теории.

Аксиоматический (дедуктивный) подход это подход от общего к частному. Аксиоматическая теория строго задана, если строго сформулирован (задан) язык теории, ее аксиомы и правила вывода.

Точное предписание, определяющее дискретный детерминированный процесс переработки исходных данных, заданных в конкретном алфавите и принимающих значения из некоторого множества, в требуемый результат.

Доказанная невозможность общего алгоритма, решающего любую задачу рассматриваемого класса.

Возможность существования алгоритма для ряда важных задач.

Конечное множество Q . В одном из его внутренних

состояний, может находиться управляющая головка машины Тьюринга.

Это выражение вида P(t1, K, tn ), где P это n -местный предикатный символ, t1 , K, tn – это термы(n 1).

Ограниченная и дистрибутивная структура, в которой для каждого элемента существует дополнение. Ограниченная структура имеет ноль и единицу.

Число тактов работы машины Тьюринга до ее останова.

Задача выполнимости может быть сформулирована либо как утверждение, истинность которого нужно проверить, либо как предикат (утверждение, включающее свободные переменные), для которого нужно найти значения свободных переменных, дающие получающемуся из предиката утверждению значение "истина".

Предикат, для которого существует, по крайней мере, одна система его n аргументов, для которой значение предиката есть "истина".

Повествовательное предложение, утверждающее что-то о чем-либо, причем высказывание может быть истинным

либо ложным.

83

Д

Детерминированная машина Тьюринга

Детерминированное

вычисление

Дизъюнкция

высказываний

Порождает дискретный детерминированный процесс переработки исходных данных в некоторый результат. Вычисление, при котором на каждом шаге по набору исходных данных однозначно определяются выходные данные, которые не зависят от случайных факторов. Дизъюнкцией высказываний A и B называется новое высказывание, которое обозначается A \/ B (читается: "A или B"). Истинное в тех случаях, когда истинно хотя бы одно из исходных высказываний.

Дизъюнкция

предикатов

Доказательство

Дополнение

Дизъюнкцией предикатов А и В называется n -местный предикат D=А&В, множество истинности которого есть объединение множеств истинности А и В.

Конечная последовательность формул Ф1, K, Фn , такая, что каждая Фi есть либо аксиома, либо получена из

предыдущих формул по одному из правил вывода. Дополнением подмножества L множества M называется подмножество L содержащее все элементы M , не принадлежащие L .

З

Конфигурация

машины

Тьюринга

называется

Заключительная

конфигурация машины

заключительной, если головка машины Тьюринга

Тьюринга

находится в состоянии останова q0 .

 

Задача распознавания

это множество ZП

всевозможных индивидуальных задач и

Π

подмножество ZП.да ZП задач с ответом “да”.

 

И

Объединение (пересечение) множества H с множеством H

Идемпотентность

 

дает множество H.

 

 

 

Импликация

Импликацией двух высказываний A и B называется новое

высказываний

высказывание, которое обозначается AB (варианты

 

чтения: "Если A, то B"; "A только тогда, когда B"; "То, что

 

A, есть достаточное условие того, что B"; "Чтобы A,

 

необходимо, чтобы B"). Импликация ложна только в том

 

случае, когда A истинно, а B ложно.

 

Интерпретация

(лат. interpretatio) построение моделей для абстрактных

 

систем (исчислений) логики и математики.

 

Интерпретация

Соответствие теорем формальной теории истинным

формальной теории в

утверждениям содержательной теории

 

содержательную

Интерпретацией

формулы

исчисления

предикатов

Интерпретация

формулы исчисления

называется конкретизация множеств, из которых

предикатов

принимают значения предметные переменные и

 

конкретизация отношений и соответствующих множеств

 

истинности для каждой предикатной буквы.

 

84

Исчисление

Это формальная теория, в которой осуществляется

высказывания

попытка формализации понятий логического закона и

 

логического следования.

 

 

 

 

 

 

Исчисление

Формальная теория для логики предикатов. Строится на

предикатов

основе исчисления высказываний.

 

 

 

 

 

 

К

Символ x называется квантором всеобщности по

Квантор

всеобщности

переменной x , его читают: "для всех x " или "для каждого

 

x " или "для любого x ". Высказывание x A(x)

считается

 

истинным, если предикат A(x) тождественно истинный,

и

 

ложным - в противном случае.

 

 

 

 

 

 

Квантор

Символ называют квантором существования, а

существования

выражение x , в котором этот квантор предшествует

 

переменной x , читают: "существует x такой, что ..." или

 

"для некоторого x , ...". Высказывание

x A(x)

считается

 

истинным, если предикат A(x) выполнимый, и ложным - в

 

противном случае.

 

 

 

 

 

 

Класс NP задач

Все задачи распознавания, которые могут быть решены

 

недетерминированным алгоритмом

 

за

полиномиальное

 

время, а детерминированным алгоритмом за время,

 

ограниченное

экспоненциальной

 

функцией

от

 

размерности задачи.

 

 

 

 

 

 

Класс P задач

Множество индивидуальных задач распознавания, которое

 

при некотором естественном способе кодирования можно

 

представить как P-язык.

 

 

 

 

 

 

Класс P-языков

Существует

полиномиальная

машина

Тьюринга,

 

распознающая цепочки языка.

 

 

 

 

 

 

Клауза

(от англ. clause – предложение) общего вида записывается

 

следующим образом: A1 &K& An B1 K Bm .

 

 

 

Клауза Хорна

Частный случай клаузы, имеющей вид A1 & ... & An B .

 

Форма стандартной (классической) логики, которая

Клаузальная логика

 

отличается от нее системой обозначений.

 

 

 

 

Конфигурация

Конфигурацией машины Тьюринга Kt

в момент t является

машины Тьюринга

содержимое ее ленты, состояние головки

q Q

 

и

 

обозреваемый ею символ a .

 

 

 

 

 

 

Конъюнкция

Конъюнкцией двух высказываний A и B называется новое

высказываний

высказывание, которое обозначается A&B (читается "A и

 

B") и истинное только в тех случаях, когда истинны A и B

 

Конъюнкция

Конъюнкцией предикатов А и В называется новый n-

предикатов

местный предикат С=А&В, множество истинности,

 

которого есть пересечение множеств истинности А и В.

 

 

Л

Множество символов, которые записываются в ячейки

Ленточный алфавит

 

ленты машины Тьюринга.

 

 

 

 

 

 

85

Ф1 Ф2

Логическое

Позволяет

решать

задачи из области искусственного

программирование

интеллекта

без

применения

традиционной

 

алгоритмизации.

Логическое

программирование

целесообразно использовать в тех случаях, когда требуется анализ данных и возможны различные варианты решения, а сам ход решения не очень ясен для программиста, или же желательно избежать детального описания действий, которые и так понятны на интуитивном уровне.

Логическое следование Обозначается и означает, что из истинности

М

Машина Тьюринга

Метод резолюций

Модальная логика

формулы Ф1 следует истинность формулы Ф2 . Если формула Ф1 ложна, то относительно истинности Ф2 ничего сказать нельзя.

Модель алгоритма, называемая машиной Тьюринга, которая состоит из бесконечной ленты (БЛ), разделенной на ячейки, и управляющей головки (УГ), причем УГ перемещается по ленте и способна считывать символ в ячейке, против которой она находится, а также замещать обозреваемый символ новым.

Основан на использовании правил резолюции. Модальная логика изучает структуру и законы построения рассуждений, содержащих так называемые “модальности”, выражаемые в естественном языке словами “необходимо”, “возможно”, “мочь” и т.д.

Н

Идеальная модель вычисления, в которой для решения

Недетерминированное

вычисление

переборных задач любое число параллельных ветвей

 

алгоритма может выполняться одновременно. Такая

 

модель

имитирует

распараллеливание

исполнения

 

программы

на

многопроцессорной вычислительной

 

машине с неограниченным количеством процессоров.

Недетерминированная

Композиция двух машин, одна из которых угадывает

машина Тьюринга

ответ, а другая проверяет его правильность за время,

 

ограниченное полиномом.

 

 

 

Нечеткая логика

Логика, в которой допускаются промежуточные значения

 

истинности

высказываний,

заключенные

между

 

традиционными "истина" и "ложь".

 

 

Нечеткое множество

Множество,

для которого характеристическая

функция

 

µA (x)

может принимать любые значения из интервала

 

[0,1].

 

 

 

 

 

 

 

О

Объединением M1

 

M 2

подмножеств

M1

и M 2

Объединение

 

 

множества M называется совокупность L всех элементов

 

M , принадлежащих первому или второму подмножеству.

86

Отрицание
высказывания

Общезначимая

Формула

исчисления

предикатов

называется

формула исчисления

общезначимой, если она тождественно истина при любой

предикатов

интерпретации.

 

 

 

Общерекурсивная

ЧР-функция называется общерекурсивной (ОР), если она

(ОР) функция

всюду определена.

 

 

 

 

Оператор

µt [f (x1 , K, xn1 ; t)= xn ],

вычисляющий

Оператор

минимизации

минимальное значение

t , при котором выполняется

 

равенство

f (x1 , K, xn1 ; t)= xn .

 

 

 

Определяет (n +1)-местную функцию f (x1

, K, xn ; y) через

Оператор

примитивной

n -местную функцию g(x1 , K, xn ) и

(n + 2)-местную

рекурсии

функцию h(x1 , K, xn ; y; z) следующим образом:

 

f (x1 , K, xn ; 0)= g(x1 , K, xn ),

 

f (x1 , K, xn ; 1)= h(x1 , K, xn ; 0; f (x1 , K, xn ; 0)), f (x1 , K, xn ; 2)= h(x1 , K, xn ; 1; f (x1 , K, xn ; 1)),

...

f (x1 , K, xn ; m +1)= h(x1 , K, xn ; m; f (x1 , K, xn ; m)).

Отрицание высказывания A образуется с помощью

операции отрицания. Обозначается A или A (читается: "неверно, что A" или короче: "не A").

Отрицание предиката Отрицанием предиката А называется новый n -местный предикат А , множество истинности которого является дополнением множества истинности предиката А.

П

Переборная задача распознавания Π

Пересечение

Полиномиальная машина Тьюринга

Полиномиальная сводимость языков и задач распознавания

Полиномиальная

сложность

Полнота

аксиоматической

теории

Формулируется как задача о существовании объекта, для которого выполняется заданное свойство, наличие которого проверяет полиномиальная машина Тьюринга.

Пересечением M1

M 2 подмножеств M1

и M 2

множества M называется совокупность L всех элементов

M , принадлежащих одновременно M1 и M 2 .

 

Детерминированная

машина

Тьюринга,

которая

распознает любую правильную цепочку языка за время, ограниченное некоторым полиномом.

Существование программы детерминированной машины, отображающей цепочки одного языка в цепочки другого.

Временнáя сложность задачи, ограниченная сверху некоторым полиномом p (быть может, очень большой, но

конечной степени n)

Аксиоматическая теория полна, если присоединение к ее аксиомам формулы, не являющейся теоремой, делает теорию противоречивой.

87

Ф2 (P1 , P2 , ..., PN )

Правило резолюции

Правильная

интерпретация

Предикат

Прикладная теория алгоритмов

Примитивнорекурсивная функция

(ПР-функция)

Пропозициональная

логика

Противоречивая

теория

Р

Равносильность

Разрешимость

аксиоматической

теории

Рекурсия

С

Свободное вхождение

Правило вывода в исчислении высказываний и исчислении предикатов. Например, правило вывода, которое позволяет из двух предложений A B и B C вывести третье A C .

Интерпретация называется правильной, если каждой теореме формальной теории ставится в соответствие истинное утверждение содержательной теории.

Повествовательное предложение, содержащее предметные (индивидные переменные), замена которых на константные значения превращает рассматриваемое предложение в высказывание – истинное или ложное.

Базируется на выводах теории алгоритмов об алгоритмической разрешимости тех или иных проблем, но занимается, главным образом, разработкой наиболее эффективных с точки зрения практики алгоритмов, способов их описания, преобразования и реализации на современных ЭВМ.

Это одна из простейших функций: следования, константы нуля, тождества, либо функция, которая может быть получена из простейших функций с помощью применения конечного числа операторов подстановки и примитивной рекурсии.

Логика высказываний.

Могут быть доказаны как Ф, так и "не Ф".

Два сложных высказывания являются равносильными, если они имеют одинаковые таблицы истинности. Две формулы логики высказываний Ф1 (P1 , P2 , ..., PN ) и

являются равносильными, если они принимают одинаковое значение для любых значений

P1 , P2 , ..., PN .

Аксиоматическая теория разрешима, если для любой правильно построенной формулы (ППФ) Ф существует процедура (алгоритм), которая за конечное число шагов позволяет определить, является ли Ф теоремой теории Способ определения функций, являющийся одним из основных объектов изучения в теории алгоритмов.

Вхождение некоторой переменной y в формулу Z

является свободным (или несвязанным), если оно не принадлежит ни одной подформуле Z , имеющей вид

y X или y X .

88

Тестирование
Тождественно истинный предикат
Тождественно ложный предикат
Точечное событие
Труднорешаемая
задача
У
Универсальная NPполная задача распознавания П
fi (t1, K, tn )
Теорема
Терм
Свободная
предметная
переменная
Связанная
предметная
переменная
Словарная функция f (X )
Составные
высказывания
Структура
Т
Тавтология

Предметная переменная, которая не входит в область действия квантора по этой переменной.

Предметная переменная, которая входит в область действия квантора по этой переменной.

Вычисляется машиной Тьюринга, причем слово f (X ) есть

значение этой функции для аргумента X . Числовые функции – это частный случай словарных, поскольку конкретный вид символов, которыми оперирует машина, несуществен, также как и тип данных: цифровых, алфавитно-цифровых и т.д.

Составные высказывания образуются из простых высказываний с помощью связок естественного языка: НЕ, И, ИЛИ, ЕСЛИ-ТО, ТОГДА-И-ТОЛЬКО-ТОГДА.

Тройка H;, , где и идемпотентные,

коммутативные и ассоциативные операции над множеством H , для которых выполняются законы поглощения.

Логически истинная формула (высказывание); логический закон.

Темпоральная логика Логика, которая используется для описания временных отношений между объектами (событиями) предметной области.

Формула теории Ф, для которой существует доказательство Ф1, K, Фn , где Фn = Ф.

Предметная переменная, константа или n-местный функциональный символ

Распространённый подход к обеспечению надёжности проектируемого программного обеспечения.

Предикат, значение которого есть "истина" для любых аргументов.

Предикат, значение которого есть "ложь" для любых аргументов.

Событие, которое существует только в один единственный момент времени t T .

Задача, для решения которой не существует полиномиального алгоритма.

NP-полная задача П называется универсальной, если к ней полиномиально сводится любая NP-полная задача. Примером такой задачи является задача выполнимости к.н.ф. к классу NP-полных задач.

89

Универсальное

высказывание

Универсальное

множество

Ф

Формальная теория

Формула исчисления предикатов

Ч

Частичнорекурсивная функция

(ЧР-функция)

Чёткое множество

Э

Эквивалентность

высказываний

Экзистенциональное

высказывание

Универсальным высказыванием, соответствующим предикату A(x), называется высказывание: "каждый

элемент множества M удовлетворяет предикату A(x)",

обозначаемому с помощью квантора всеобщности:

x A(x).

Множество, для которого характеристическая функция µA (x) при любом x принимает значение 1.

Множество правильно построенных формул (ППФ), аксиом и правил вывода.

а) предикатные буквы со следующими в скобках предметными переменными;

б) выражения (Ф), (Ф1)& (Ф2 ), (Ф1) (Ф2 ),

(Ф1)(Ф2 ),

(Ф1)(Ф2 ), x Ф(x) и x Ф(x), где

Ф, Ф1 , Ф2

некоторые формулы; x – некоторая индивидная переменная.

Функция называется частично-рекурсивной (ЧР), если она может быть получена из простейших функций: следования

S(x), константы нуля0(x) и тождества Im с помощью

применения конечного числа операторов подстановки, примитивной рекурсии и минимизации.

Множество, для которого характеристическая функция µA (x) принимает только одно из двух значений: 0 или 1.

Эквивалентностью двух высказываний A и B называется новое высказывание, которое обозначается AB (читается: "A эквивалентно B", "A, тогда и только тогда, когда B"; "A, если и только если B", "Чтобы A, необходимо и достаточно, чтобы B"; "То, что A, есть необходимое и достаточное условие для того, чтобы B").

Высказывание вида "существует элемент множества M , удовлетворяющий предикату A(x)", которое обозначается

x A(x) и считается истинным, если предикат A(x) выполнимый, и ложным - в противном случае.

90

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]