什么是不可解度
从比较计算难易程度出发来研究自然数子集分类的递归论分支。在某种标准下计算难度相同的集合形成这种标准下的一个度。递归论中研究得比较多的两种度是m度与图灵度。
设A与B是两个非负整数的子集,假若存在递归函数ƒ使得
则称A可m归约于B(见图1
)并记为
。
如果A可m归约于B,就把判定x是否属于A的问题化归为判定ƒ(x)是否属于B的问题,因为ƒ是可计算函数,所以关于A的判定计算问题不难于B,而且若B是可计算的则A也是可计算的。如果且,则称A与B是m等价的并记为,类被称为A的m度。假若B是递归可枚举集且任何递归可枚举集A都可m归约于B,则称B是m完备的。关于图灵机停机问题的集合就是一个m完备集。
设B的补集为峫,要判定元素x在不在峫中,只要判定x在不在B中就可以了,因此直观上峫应该可归约于B。但是上面给出的m归约办不到这一点。例如,噖 不可m 归约于K。因此需要有新的更一般的归约标准,图灵归约(见图2
)是其中最重要的一个。
称“A图灵归约于B”(或“A递归于B”,或“A相对于B可计算”)是指:有一个算法 T,当输入非负整数x时,依据该算法进行的计算过程中,可以随时向外息源询问“y是否属于B”这样的问题,并根据外息源的回答来决定下一步计算怎样进行,直到给出x是否属于A时为止。
用“”表示"A图灵归约于B",用“”表示 “且”。记并称其为 A的图灵度。若则记作deg(A)≤deg(B)。若deg(A)≤deg(B)但则记作deg(A)
一切递归集形成一个度,用Ο表示递归集的度。因为任何集 B与递归集A有关系,所以对任何度a都有Ο≤a,即Ο是最小的度。用Ο┡表示完备集K的度,显然任何完备集都在度Ο┡中。因为K不是递归集,故有Ο<Ο┡。用[Ο,Ο┡]表示度类{a:Ο≤a≤Ο┡}。
一个度中若有一个递归可枚举集,则称这个度为递归可枚举度。因为Ο┡是完备集的度,所以对任何递归可枚举度a都有Ο≤a≤Ο┡。是否有递归可枚举度a使Ο<a<Ο┡呢?这个问题是递归论中有名的波斯特问题。1956~1957年,A.A.穆切尼克与R.M.弗里德贝格创造了有穷损害方法证明了在[Ο,Ο┡]中有两个互不可比的递归可枚举度,从而肯定地解决了波斯特问题。
称集合为集合A的跃变,把A的跃变记为A┡。 度a=deg(A)的跃变度记为 a┡=deg(A┡)。度Ο的跃变度是Ο┡。对于任何递归可枚举度a,它的跃变度a┡满足Ο┡≤a┡≤Ο″,若有Ο┡=a┡则称递归可枚举度 a为低度,若有Ο″=a┡则称a为高度。
存在度α使Ο<α<Ο┡且对任何度
b
若b
≠Ο则b
≮α,这样的度a叫极小度。不存在非Ο的递归可枚举度是极小度。[Ο,Ο┡]的基数与实数区间[0,1]的基数相同,[Ο,Ο┡]也存在类似的稠密性质。[Ο,Ο┡]是上半格但不是格,每一个可数分配格都可嵌入 [Ο,Ο┡]中。存在一对非Ο的递归可枚举度,它们的最大下界是Ο;不存在一对非Ο的递归可枚举度,它们的最大下界是Ο而最小上界则是Ο┡。研究在[Ο,Ο┡]上的偏序性质特别是代数结构性质是不可解度理论的重要内容。
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