型システムなしでラムダ計算を強力に正規化する方法は?


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その上に型システムを追加する必要のない、強力な正規化であるラムダ計算に似たシステムはありますか?


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質問は少し焦点が絞られていません。「類似」とはどういう意味ですか?有限状態オートマトンは似ていますか? -calculusそれに「似た」で何がおそらく計算の非終端フォームを特色にするので、計算の普遍的モデルです。λ
Martin Berger、

回答:


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線形論理からのいくつかの可能な答えを考えることができます。

最も単純なのは、アフィンラムダ計算です。すべての変数が最大で1回出現するラムダ項のみを考慮してください。この条件は縮小によって維持され、アフィン項のサイズが各縮小ステップで厳密に減少することがすぐにわかります。したがって、型なしアフィンラムダ計算は強く正規化されています。

(表現力の観点から)より興味深い例は、「軽い線形論理」(情報と計算143、1998)でジラールによって導入された線形論理のサブシステムから生じる、いわゆる「軽い」ラムダ計算によって与えられます。 Lafontの「Soft Linear Logic」(Theoretical Computer Science 318、2004)として。文献にはそのような計算がいくつかありますが、おそらく参考として、照井の「軽いアフィンラムダ計算と多項式時間の強い正規化」(Archive for Mathematical Logic 46、2007)があります。その論文では、照井は軽いアフィンロジックから導出されたラムダ計算を定義し、そのための強力な正規化の結果を証明しています。論文にはタイプが記載されていますが、正規化の証明には使用されていません。これらは、軽いアフィンのラムダ計算の主な特性のきちんとした定式化、つまり特定のタイプの項が正確にポリタイム関数を表すのに役立ちます。同様の結果が、他の「軽い」ラムダ計算を使用した初等計算で知られています(Teruiの論文には、さらに参考資料が含まれています)。

ちなみに、証明理論的には、アフィンラムダ計算は、収縮ルールのない直観的なロジックに対応することに注意してください。Grishinは、(線形論理が導入される前に)縮約がない場合、ナイーブセット理論(つまり、制限なしの理解)は一貫している(つまり、ラッセルのパラドックスは矛盾を与えない)ことを観察しました。その理由は、縮約のない単純なセット理論のカット除去は、式の複雑さに依存しない単純なサイズ減少引数(上記で説明したもの)で証明できるためです。カリー・ハワード通信を介して、これは型なしアフィンラムダ計算の正規化とまったく同じです。ラッセルのパラドックスを線形論理に変換し、「微調整」することによって 指数モダリティにより、ジラードが軽い線形論理を思いついたという矛盾を導き出すことができませんでした。先に述べたように、計算の観点からすると、軽い線形論理は多項式時間の計算可能な関数の特性を与えます。証明理論の用語では、一貫性のあるナイーブセット理論は軽い線形論理で定義できるため、証明可能な合計関数は正確に多項式時間計算可能関数になります(これに関するTeruiの別の論文「軽いアフィンセット理論:単純な多項式時間の集合論」、Studia Logica 77、2004)。


TerineのLight Affine Lambda Calculusは、アフィン変数の使用法、let演算子の層別化、!演算子のモノイド性を考慮して型付けされていると思います。これらの制限が非公式に導入されているだけです。ジラールのLLLも入力されます。
Martin Berger

@マーティン:同意しない。軽いアフィン項に課される構造上の制約は、タイピングシステムのそれとは異なる性質のものです。最大の違いは、タイピングは必ず帰納的であるのに対し、整形式(つまり、層別化、アフィン使用法など)は、用語の組み合わせプロパティとして定義できることです。したがって、たとえば、用語を入力するときは、通常、そのサブタームを入力する必要がありますが、階層化された用語のサブタームは階層化する必要はありません。
Damiano Mazza

申し訳ありませんが、GirardのLLLについてもう1つ問題があります。それは、式が含まれるため、システムが明らかに型指定されていることです。ただし、私の回答で述べたように、LLLカット除去では式はまったく機能しません。実際、LLLが矛盾することなく、数式の任意の固定点を追加できます(ラッセルの逆説的な数式を含みます。これは独自の否定に相当します!)。これは、証明にタイプを付けることができるという事実とは関係なく、「完全に構造的な」理由でカット除去が成立するためです(技術的には、LLLのカット除去定理は、型なしの証明ネットで証明される場合があります)。
Damiano Mazza

OK、もしあなたが帰納性を何かをタイピングシステムであるという条件にすれば。それは、今までになかった興味深い視点です。
Martin Berger、

...そしてそれは私が誤った見方をする見方です。たとえば、サブタイピングを含むシステムでは(より一般的には、レイノルズの意味での型の外部解釈を検討する場合)、型を統一的に考えるのは非常に自然なことです。文献にはかなりの数の例があります(これは過小評価されていると思いますが)。
Noam Zeilberger 2013

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Church and Rosserによる最初の論文「Some Properties of Conversion」は、あなたが探しているものの例であるかもしれない何かを説明しています。

が発生するたびにでが自由に見える厳密なラムダ計算を使用する場合、型システムなしでは次のプロパティが保持されます(Church and Rosserの論文の定理2)。λバツMバツM

場合通常の形であるは、数ある削減の任意の配列から出発するようなにつながるせいぜい後[モジュロアルファ等価]削減。BメートルBメートル

したがって、(型付けされていない)厳密なラムダ計算で非終了項を記述できても、正規形のすべての項は強く正規化されます。つまり、削減のすべてのシーケンスがその固有の正規形に到達します。


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が結論に表示されていないため、何かが矛盾しています。メートル
Andrej Bauer

おかげで、今回は定理文が完成しました。私が[モジュロアルファ同値]と書いた部分は、もともと「(ルールIの適用範囲内)」でしたが、ルールIを正しく思い出さない限り、同じことを意味します。
Rob Simmons、

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これは、ニールジョーンズとニーナボーアによる楽しいものです。

λ

λλ

もちろん、タイピングの利点は、複雑さのコストが低く、アプローチのモジュール性の両方です。一般に、終了解析は非常にモジュール化されていませんが、タイピングは「ピースごと」に行うことができます。


面白いですね!
MaiaVictor 2014年
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