Jak sprawić, by rachunek Lambda był silny normalizujący bez systemu typów?


9

Czy jest jakiś system podobny do rachunku lambda, który silnie się normalizuje, bez potrzeby dodawania na nim systemu typów?


5
Pytanie jest trochę nieostre: co rozumiesz przez „podobny do”? Czy automaty skończone są podobne? Theλ-calculus jest uniwersalnym modelem obliczeń, więc wszystko, co jest do niego „podobne”, będzie prawdopodobnie zawierało niekończące się formy obliczeń.
Martin Berger,

Odpowiedzi:


22

Mogę wymyślić kilka możliwych odpowiedzi pochodzących z logiki liniowej.

Najprostszym jest afiniczny rachunek lambda: rozważ tylko te wyrażenia lambda, w których każda zmienna pojawia się najwyżej. Warunek ten jest zachowany przez redukcję i natychmiast widać, że rozmiar warunków afinicznych ściśle maleje z każdym krokiem redukcji. Dlatego niepisany afiniczny rachunek lambda silnie się normalizuje.

Bardziej interesujące przykłady (pod względem ekspresji) podane są przez tak zwane „lekkie” rachunki lambda, wynikające z podsystemów logiki liniowej wprowadzonej przez Girarda w „Lekkiej logice liniowej” (informacja i obliczenia 143, 1998), a także jako „Soft Linear Logic” Lafonta (Theoretical Computer Science 318, 2004). W literaturze istnieje kilka takich kamieni, być może dobrym odniesieniem jest „Rachunek lambda lambda afinicznego i silna normalizacja czasu wielomianowego” (Archive for Mathematical Logic 46, 2007). W tym artykule Terui definiuje rachunek lambda pochodzący od logiki afinicznej światła i wykazuje dla niego silny wynik normalizacji. Mimo że w artykule wymieniono typy, nie są one wykorzystywane w dowodzie normalizacji. Przydają się one do starannego sformułowania głównej właściwości lekkiego rachunku lambda afinicznego, a mianowicie do tego, że terminy określonego typu dokładnie reprezentują funkcje czasu politycznego. Podobne wyniki są znane z obliczeń elementarnych z wykorzystaniem innych „lekkich” obliczeń lambda (praca Terui zawiera dalsze odniesienia).

Na marginesie warto zauważyć, że w rachunku teoretycznym afiniczny rachunek lambda odpowiada logice intuicyjnej bez reguły skurczu. Grishin zauważył (przed wprowadzeniem logiki liniowej), że przy braku skurczu naiwna teoria mnogości (tj. Z nieograniczonym zrozumieniem) jest spójna (tj. Paradoks Russela nie daje sprzeczności). Powodem jest to, że eliminacja cięć w naiwnej teorii zbiorów bez skurczu może być udowodniona przez prosty argument zmniejszający rozmiar (jak ten, który podałem powyżej), który nie opiera się na złożoności formuł. Poprzez korespondencję Curry-Howarda jest to dokładnie normalizacja niepisanego afinicznego rachunku lambda. Dokonuje się to poprzez przetłumaczenie paradoksu Russela w logice liniowej i „dopracowanie” metody wykładnicze, aby nie można było ustalić sprzeczności, że Girard wymyślił lekką logikę liniową. Jak wspomniałem powyżej, w kategoriach obliczeniowych lekka logika liniowa daje charakterystykę funkcji obliczalnych w czasie wielomianowym. W teorii teoretycznej spójną naiwną teorię zbiorów można zdefiniować w lekkiej logice liniowej, tak że możliwe do udowodnienia funkcje całkowite są dokładnie funkcjami obliczalnymi w czasie wielomianowym (jest jeszcze inny artykuł autorstwa Terui na temat: „Teoria zbiorów afinicznych światła: Naiwny ustaw teorię czasu wielomianowego ”, Studia Logica 77, 2004).


Powiedziałbym, że zapisywany jest lekki indeks afiniczny Terui Lambda, biorąc pod uwagę ograniczenia dotyczące używania zmiennej afinicznej, stratyfikacji operatorów i monoidalności operatora! Po prostu ograniczenia te są wprowadzane nieformalnie. Pisane jest również LLL Girarda.
Martin Berger,

@Martin: Nie zgadzam się. Ograniczenia strukturalne nałożone na warunki afiniczne światła mają inny charakter niż te związane z systemem pisania. Największą różnicą jest to, że pisanie na klawiaturze jest z konieczności indukcyjne, podczas gdy tworzenie się dobrze (tj. Rozwarstwienie, użycie afiniczne itp.) Można zdefiniować jako kombinatoryczną właściwość terminu. Na przykład więc, gdy wpisujesz termin, zwykle musisz wpisać jego podtermy, podczas gdy podtermin terminu rozwarstwionego nie musi być rozwarstwiony.
Damiano Mazza

Niestety, jeszcze jedna rzecz w LLL Girarda: system jest oczywiście wpisany, ponieważ obejmuje formuły. Jednak, jak wspomniałem w mojej odpowiedzi, formuły w ogóle nie odgrywają żadnej roli w eliminacji cięć LLL. W rzeczywistości można dodawać dowolne punkty stałe formuł (w tym paradoksalną formułę Russela, która jest równoważna z jej własną negacją!), Bez powodowania niespójności LLL. Wynika to z faktu, że eliminacja cięć obowiązuje z powodów „czysto strukturalnych”, niezależnie od tego, że możesz dołączyć typy do swoich dowodów (technicznie twierdzenie o cięciu dla LLL może zostać udowodnione w nietypowych sieciach próbnych).
Damiano Mazza

OK, jeśli uznasz indukcyjność za warunek, że coś jest systemem pisania. To interesujący punkt widzenia, z którym jeszcze się nie spotkałem.
Martin Berger,

... i jest to punkt widzenia, który powiedziałbym, że jest błędny. Na przykład w systemach obejmujących podtypy (bardziej ogólnie, biorąc pod uwagę zewnętrzną interpretację typów w sensie Reynoldsa), bardzo naturalne jest przyjmowanie spójnego spojrzenia na pisanie. W literaturze jest kilka przykładów (choć myślę, że jest to niedoceniane).
Noam Zeilberger,

12

Oryginalny artykuł Church and Rosser, „Some Properties of Conversion”, opisuje coś, co może być przykładem tego, czego szukasz.

Jeśli używasz ścisłego rachunku lambda, gdzie w każdym przypadkuλx.M masz to x pojawia się za darmo w M, a następnie bez systemu typów zachowana jest następująca właściwość (to Twierdzenie 2 w pracy Churcha i Rossera):

Gdyby B jest normalną formą A, to jest liczba m tak, że jakakolwiek sekwencja redukcji zaczyna się od A zaprowadzi do B [równoważność modulo alfa] co najwyżej m redukcje.

Tak więc, nawet jeśli możesz pisać terminy nie kończące się w (niepisanym) ścisłym rachunku lambda, każdy termin o normalnej formie silnie normalizuje się; to znaczy, każda sekwencja redukcji osiągnie tę unikalną normalną formę.


1
Coś jest nie tak, jak mnie pojawia się we wniosku.
Andrej Bauer

Dokończyłem twierdzenie tym razem, dzięki. Część, którą napisałem jako [równoważność modulo alfa], pierwotnie brzmiała „(w ramach zastosowania reguły I)”, co oznacza to samo, chyba że nie pamiętam poprawnie reguły I.
Rob Simmons,

10

Oto zabawna, autorstwa Neila Jonesa i Niny Bohr:

Zakończenie połączenia według wartości w Untyped λ-rachunek różniczkowy

Pokazuje, jak zastosować analizę zmiany wielkości (rodzaj analizy przepływu sterowania wykrywającej nieskończone pętle) na nietypowymλ-warunki. W praktyce jest to całkiem miłe, ale oczywiście ograniczoneλ-termy bez zdefiniowanych stałych (choć metoda może zostać rozszerzona na bardziej ogólne zastosowanie).

Zaletą pisania jest oczywiście zarówno niski koszt złożoności, jak i modułowość podejścia: ogólnie analizy zakończenia są bardzo niemodularne, ale pisanie może być wykonywane „kawałek po kawałku”.


To naprawdę interesujące!
MaiaVictor
Korzystając z naszej strony potwierdzasz, że przeczytałeś(-aś) i rozumiesz nasze zasady używania plików cookie i zasady ochrony prywatności.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.