Por que é tão difícil para um computador provar alguma coisa?


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Isso pode ser considerado uma pergunta estúpida. Eu não sou formado em ciência da computação (e também não sou formado em matemática), então, desculpe-me se você acha que as seguintes perguntas apresentam algumas suposições errôneas importantes.

Embora haja planos para formalizar o Último Teorema de Fermat (veja esta apresentação ), nunca li ou ouvi dizer que um computador possa provar até um teorema "simples" como o de Pitágoras.

Por que não? Qual é (/ são) a (s) principal (s) dificuldade (s) por trás do estabelecimento de uma prova totalmente autônoma por um computador, auxiliada apenas por alguns "axiomas embutidos"?

Uma segunda pergunta que gostaria de fazer é a seguinte: Por que somos capazes de formalizar muitas provas, enquanto atualmente é impossível para um computador provar por si próprio um teorema? Por que isso é "mais difícil"?


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Duas dificuldades principais. Incompletude (veja os Teoremas de Gödel) e o vasto tamanho do espaço de pesquisa (existem muito mais teoremas desinteressantes do que interessantes). Um progresso considerável foi feito usando assistentes de prova (Coq, Isabelle, Agda, etc.). Com eles, o matemático escreve os teoremas e lemas e o assistente de prova ajuda a encontrar provas e garante que as provas sejam logicamente válidas.
Dave Clarke

@ Dave Clarke: ok, na verdade, você diz que um computador é capaz de provar teoremas (novos), mas a grande quantidade de pesquisas possíveis dificulta a escrita de um teorema que tenha algum valor ou seja interessante, Estou certo? Você poderia explicar por que os Teoremas de Gödel e a "Incompletude" são relevantes aqui? Além disso, você tem uma referência a um artigo de pesquisa ou pesquisa em que é demonstrado que um computador realmente prova um teorema? Por fim, há muita pesquisa em andamento para tentar fazer com que os computadores provem teoremas? Qual é o nome dessa área de pesquisa (continuação ...) #
Max Muller

e você conhece um bom material introdutório? Quais são os pré-requisitos da matemática, mas especialmente da Ciência da Computação, para realmente entender esse material?
Max Muller

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Você pode se interessar por parte do trabalho de Dorian Zeilberger, como " Ensinar o computador a descobrir (!) E depois provar (!!) (por si só (!!!)) Análogos da notória conjectura 3x + 1 de Collatz " ( math.rutgers.edu/~zeilberg/mamarim/mamarimhtml/collatz.html ). O co-autor frequente de Zeilberger, Shalosh B. Ekhad, é um computador.
Rob Simmons

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A questão seguinte também dá vários exemplos agradáveis de computadores que ajudam a provar teoremas: cstheory.stackexchange.com/questions/82/...
Mugizi Rwebangira

Respostas:


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Embora haja planos para formalizar o Último Teorema de Fermat (veja esta apresentação), nunca li ou ouvi dizer que um computador possa provar até um teorema "simples" como o de Pitágoras.

Em 1949, Tarski provou que quase tudo em The Elements se encontra dentro de um fragmento decidível da lógica, quando mostrou a decidibilidade da teoria de primeira ordem dos campos fechados reais. Portanto, o teorema de Pitágoras, em particular, não é muito comentado, porque não é especialmente difícil.

UMAUMA

UMABUMA


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Duas dificuldades principais. Incompletude (consulte os Teoremas de Incompletude de Gödel) e o vasto tamanho do espaço de pesquisa (existem muito mais teoremas desinteressantes do que interessantes). Um progresso considerável foi feito usando assistentes de prova ( Coq , Isabelle, Agda, etc.). Com eles, o matemático escreve os teoremas e lemas e o assistente de prova ajuda a encontrar provas e garante que as provas sejam logicamente válidas.

PQPQ

Este artigo descreve como o assistente de prova Coq é usado para provar o teorema das quatro cores. A matemática mecanizada ( visão geral ) é uma área do TCS dedicada a (semi) provar automaticamente os teoremas (e, em geral, usar computadores para ajudar matemáticos).

Uma área em que a prova automatizada de tipos de teoremas está causando impacto está na verificação e descoberta de modelos. A verificação de modelo trata de determinar se um determinado sistema satisfaz uma determinada propriedade, enquanto a localização do modelo encontra um sistema para satisfazer uma determinada coleção de propriedades. A ferramenta Alloy emprega verificação de modelo e descoberta de modelo com bom efeito, e é bastante utilizável.


Não pude escolher entre essas duas respostas, porque ambas são ótimas. Joguei uma moeda para decidir qual escolher. Me desculpe, eu não escolhi o seu! Muito obrigado mesmo assim.
Muller Max

Você ganha um pouco, perde um pouco.
7268 Dave Clarke

Um relato menos técnico e mais matemático da prova de quatro cores e seu significado foi publicado em uma edição recente de avisos da AMS (a edição inteira pode ser uma leitura aconselhável para as pessoas interessadas na pergunta do OP).
Francois G
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