停止の問題がLBAで決定できるのはなぜですか?


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私はウィキペディアと他のいくつかのテキストを読みました

停止の問題は[...] 線形有界オートマトン(LBA)[および]有限メモリを備えた決定論的マシンで決定可能です。

しかし、以前には、停止する問題は決定できない問題であり、TMがそれを解決できないと書かれています!LBAはTMの一種として定義されているので、同じことがそれらに当てはまらないのですか?


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TMを使用して、たとえばシミュレーションによってO(2 ^ 2 ^ n)ステップで停止するかどうかを調べることにより、LBAが特定の入力で停止するかどうかを判断できます。それより長く動作するLBAは、無限ループに陥ります。これは、LBAが一般的なTMの停止問題を解決できるということではありません!
ヨナタンN 14年

有限オートマトンもTMの一種です。
ラファエル

@Raphaelそのような質問は編集できません。質問の意味を変更したため、既存の回答がトピック外になりましたが、他の回答はトピック外で、現在トピックになっています。
babou 14年

@babou質問の意味をどのように変更したかわかりません。また、2つの質問のどちらが質問に回答しなかったかはわかりません(異なるアプローチを使用していますが)。
ラファエル

@Rap元の質問は、LBAプロパティの正式な正当化よりも論理的な言説に関するものであり、それがタイトルから削除されたものです。私にとっては、停止がLBAについて決定可能であることが証明されるかもしれないが、OPは、TMにLBAを含めることおよびTMについて停止を決定できないことに関する他のステートメントとどのように互換性があるのか​​疑問に思っています(元に戻すことはできますか?) 。ところで、ユヴァルの答えを軽parするつもりはありません。彼がほとんどの票を獲得することを期待しています。なぜなら、たとえ私が甘やかしなくても、それが読者の後にあるものだからです(それ自体が教育学的問題です)。
babou 14年

回答:


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停止問題は、Yonatan Nによって与えられる引数の一般化により、既知の制限されたスペース量を使用するチューリングマシンで解決できます。スペース量が場合、アルファベットサイズは、状態数は、可能な構成の数はです。マシンが停止した場合、ステップ内で停止する必要があります。それ以外の場合、ピジョンホールの原理により、マシンは構成が繰り返されるため、無限ループに陥ります。したがって、マシンが停止するかどうかを判断するには、ステップで実行し、その時間枠内に停止するかどうかを確認します。A Q Q S A S Q S A S Q S A SSAQQSASQSASQSAS


なぜその引数は非決定的マシンで機能するのですか?
ラファエル

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サヴィッチの定理による。
ユヴァルフィルマス14年

名前以外のサヴィッチの定理を知りませんでした(または覚えていませんでした)(あまり複雑になりませんでした)。しかし、決定手順、つまり計算の停止に適用されるため、そのように使用できるかどうかはわかりませんが、停止の決定可能性は正確に証明する必要があります。証明は、スペースに限定された半決定を含むように適合させることができますが、スペースに限定されたTMに対して停止が決定可能であることを個別に証明する方が簡単なようです。これは、Savitchの定理を証明する前に、補題12-1でHopcroft-Ullman-79が行ったことに近い。
babou

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私はこれを誤解しているかもしれませんが、プログラムを文字通り実行し、無限ループに陥っているかどうかを確認する答えですか?
ミケイラマキ

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@TrentonMakiうん、それはまさにそうです。
ユヴァルフィルマス

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論理的な問題に悩まされているようです。

読むことができない本があるという事実から、本を読むことができないと推測することはできません。

停止の問題はチューリングマシン(TM)にとって決定不能であると言うことは、常に停止する一定の手順によって停止するかどうかを判断する方法がないマシンがあることを意味します。

ただし、停止するチューリングマシンがあります。次に、ニースチューリングマシン(NTM)と呼ばれるチューリングマシンのサブセットを取得します。これには、テープに偶数個のシンボルが含まれている場合にのみ停止するチューリングマシンのみが含まれます。マシンMがそのセットからのものであることがわかっている場合、Mが停止するかどうかを判断する簡単な方法があります。テープシンボルの数が偶数かどうかを確認します(2本の指だけが必要です)。

ただし、その手順は、NTMセットに含まれていないTMでは機能しません。(残念な!)

したがって、NTMセットがTMセットに含まれている場合でも、停止の問題はNTMで決定できますが、TM全体では決定できません。

決定不能の結果を解釈するとき、これは実際に重要であり、時には忘れられます。

数学的または計算上のオブジェクトの非常に大きなファミリーにとって重要な特性が決定不能であることを証明できるかもしれません。

これは、解決策を探すのをやめる必要があるという意味ではなく、家族全員のための解決策が見つからないということだけです。

その場合、問題の解決が重要である関連サブファミリーを特定し、その小さな家族のメンバーにそのプロパティが保持されるかどうかを判断するアルゴリズムを提供しようとします。

一般に、停止は一般にTMで決定できませんが、多くの場合非常に単純に、すべてのTMの特殊なケースと見なすことができるオートマトンの大規模で便利なファミリでは決定できます。


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「チューリングマシン(TM)にとって停止の問題は決定できないと言うことは、常に停止する何らかの手順によって停止するかどうかを判断する方法がないマシンがあることを意味します。」-まったくそうではありません。どのTMでも、停止の問題は決定可能です。それは何もありません決定不能だ一般的な決定問題、IEの1つのアルゴリズムはそれで取引すべてのTM。(これは、初心者にとって非常に明確にする必要があると思います。Cipiの問題。)
ラファエル

より直接的な例は、常に保持されるすべてのTMのセットです。これは、通常の階層の外側にあるため、フレーバーが追加されます。
ラファエル

正しい。私は「統一された手順」を言うべきでしたが、「常に停止する手順」と言ったように、私はそれを暗示していました。しかし、プロシージャが1台のマシンで正しく動作し、他のマシンでは何でもできることは事実です。さて...--------2番目のコメントに関して、それは私が最初に書いたものです。マシンの選択は決定されるプロパティに直接依存するものではないので(直感的)、私の例は直感的に理解しやすいと思ったので、考えを変えました。
babou

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要するに、A LBAの構成は有限であり、たとえばDです。したがって、Dステップを実行して結果を結論付けることができます。ピジョンホールの原理により、さらにDステップ以上実行されると、無限ループに陥っていると言えます。


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これは既存の答えに何を追加しますか?これは、それほど詳細ではないが、繰り返すだけのようです。あなたが貢献しようとしていることを感謝していますが、既存の回答を繰り返さずに、まだ良い答えを持っていない質問に答えることに集中することをお勧めします。
DW
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