Se uma máquina abstrata pode simular a si mesma, isso torna Turing completo?


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Por exemplo, nas linguagens de programação, é comum escrever um compilador / intérprete X-in-X, mas em um nível mais geral, muitos sistemas completos de Turing conhecidos podem simular-se de maneiras impressionantes (por exemplo, simulando o Jogo da Vida de Conway no Jogo da Vida de Conway. )

Então, minha pergunta é: um sistema é capaz de simular a si mesmo o suficiente para provar que Turing está completo? Certamente é uma condição necessária.


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Antes de tentar responder, você pode ser um pouco mais específico com o que você entende por "um sistema lógico pode simular a si mesmo"? Você quer dizer algo como "pode ​​codificar sua própria sintaxe e provabilidade"?
— 21311 Andrej Bauer

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Precisamente, o que você quer dizer com "simulação"? Em particular, como você define a simulação para que ela ainda faça sentido, por exemplo, no contexto do Jogo da Vida, mas não faça a pergunta inteiramente trivial (por exemplo, uma máquina que não faz nada simula uma máquina que não faz nada)?
— Jukka Suomela


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Bean, a postagem simultânea é fortemente desencorajada na história, consulte o poilicy . ps: Não tenho certeza se esta pergunta está relacionada ao tópico cstheory, verifique também as perguntas frequentes para entender o escopo do cstheory.
— Kaveh #

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A máquina "não faça nada" pode simular-se.
— Max

Respostas:


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Não necessariamente. Por exemplo, o autômato celular de bloco bidimensional com dois estados, no qual uma célula se torna viva apenas quando seus quatro predecessores têm exatamente duas células vivas adjacentes, pode simular-se com um fator de duas desacelerações e um fator de explosão de dois tamanhos, mas Não se sabe que Turing esteja completo. Consulte O autômato celular semelhante à vida B36 / S125 "2x2", de Nathaniel Johnston, para obter mais informações sobre este autômato de bloco e sobre a regra B36 / S125 para o bairro de Moore, que também é capaz de simular esse autômato de bloco.


E se a máquina tiver alguma medida de complexidade? Eu acho que teria que estar relacionado com Turing-completude ...
— Jeremy Kun

4
Mas, novamente, o autômato de bloco que você mencionou ainda pode ser Turing completo. Você está dizendo que a implicação não é verdadeira. Não que isso represente um contra-exemplo.
— Jeremy Kun

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Se considerarmos apenas estados de autômatos de bloco com um número finito de células vivas, então com essa restrição ainda é possível que ele possa simular-se da mesma maneira. Mas o autômato restrito certamente não é Turing completo, porque nenhum padrão pode escapar de seu diamante delineador; portanto, o destino de cada padrão pode ser determinado apenas em tempo exponencial.
— David Eppstein

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Não, não é. Conheço duas grandes classes de técnicas para evitar inconsistência / integridade de Turing.

  1. A primeira linha de ataque é configurar o sistema para que a sintaxe possa ser aritmetizada, mas o teorema do ponto fixo de Godel não passa. Dan Willard trabalhou extensivamente nisso e forneceu sistemas lógicos de autoverificação consistente. O truque é eliminar os símbolos das funções de multiplicação e adição e substituí-los por divisibilidade e subtração. Isso fornece potência suficiente para representar a sintaxe aritmeticamente, mas o teorema do ponto fixo não passa, pois a multiplicação não é comprovadamente total.

    Veja Dan Willard. Sistemas de axioma auto-verificáveis, teorema da incompletude e princípios de reflexão relacionados . Jornal da lógica simbólica 66 (2001) pp. 536-596.

  2. A segunda linha de ataque permite mais uso de pontos fixos, mas configura as coisas para que a sintaxe não seja aritmética. Os sistemas mais bonitos para isso são (IMO) baseados em variantes da lógica linear. Por exemplo, na Light Affine Set Theory de Kazushige Terui, mesmo o princípio de compreensão de conjunto irrestrito é sólido, mas como a lógica ambiental da teoria dos conjuntos é linear (e, portanto, a contração não é permitida), o paradoxo de Russell não é derivável.

    UMA⊸B

    Kazushige Terui. Teoria dos conjuntos afins da luz: uma teoria dos conjuntos ingênua do tempo polinomial. Studia Logica, vol. 77, n. 1, pp. 9-40, 2004.

    Penso que este artigo é mais acessível depois de ler o seguinte artigo de Yves Lafont:

    Y. Lafont, Lógica Linear Suave e Tempo Polinomial , Ciência da Computação Teórica 318 (edição especial sobre Complexidade Computacional Implícita) p. 163-180, Elsevier (2004)

    A teoria dos conjuntos de Terui é muito expressiva, mas é difícil comparar com as teorias tradicionais dos conjuntos, pois os ordinais da teoria da prova não são uma boa ferramenta para comparar sistemas muito fracos. Por exemplo, a teoria dos conjuntos de Terui obviamente não pode provar total a exponenciação e, portanto, sua força teórica da prova não pode sequer chegar a . As classes de complexidade provavelmente são melhores - ela é completa para o polytime (pode provar que todas as funções do polytime são totais, mas não mais).ω

    Costumo pensar nesses tipos de sistemas como prova de conceito para a ideia de que a teoria da complexidade pode servir de base para certos tipos de ultrafinitismo.


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Acho sua resposta fascinante, @ Nee. Você poderia sugerir um bom ponto de partida para eu ler sobre (1) ou (2)? Estou um pouco mais interessado em aprender sobre (1), se isso importa.
— Aaron Sterling

Estou mais interessado em (2): quão poderosa é essa teoria dos conjuntos? Está relacionado com as "novas fundações" quinianas?
— Cody

@ Neel - resposta interessante. Eu também gostaria da mesma coisa que Aaron - você poderia sugerir um bom ponto de partida para (1). Graças
— Akash Kumar

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Eux0 0

MM(⟨⌜M′⌝,x⟩)=M′(x)=0 0M′,x

Claramente, Turing não está completo, mas também possui máquinas universais.


É claro que não desempenha nenhum papel especial aqui e pode ser substituído por qualquer número inteiro não negativo. Ou seja, toda TM no conjunto de TMs que calcula uma determinada função constante é universal para esse conjunto - mesmo que esse conjunto de TMs não seja Turing completo. 0 0
— res


@ Kaveh: Ironicamente, parece que eu julguei mal esta resposta como sendo anterior à sua, e tão votada, editada e comentada apenas aqui. Postos cruzados podem ser uma dor.
— res

@res, acho que o nível dos sites cria diferentes padrões de votação. No math.se, mesmo uma resposta muito boa de outro usuário de alta reputação aqui não é muito votada, por isso acho normal. :) (também a minha resposta não é tão clara e compreensível quanto a resposta de David aqui.)
— Kaveh
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