Jump to content

Логика зависимости

Логика зависимости — это логический формализм, созданный Йоуко Вяэняненом . [1] который добавляет атомы зависимости в язык логики первого порядка . Атом зависимости представляет собой выражение вида , где являются членами и соответствует утверждению, что значение от функционально зависит значений .

Логика зависимостей — это логика несовершенной информации , такая как логика кванторов ветвления или логика, дружественная к независимости (логика IF): другими словами, ее теоретико-игровая семантика может быть получена из семантики логики первого порядка путем ограничения доступности информации для игроков, тем самым допуская нелинейно упорядоченные модели зависимости и независимости между переменными. Однако логика зависимости отличается от этих логик тем, что она отделяет понятия зависимости и независимости от понятия количественной оценки .

Синтаксис

[ редактировать ]

Синтаксис логики зависимости является расширением синтаксиса логики первого порядка. Для фиксированной сигнатуры σ = ( S func , S rel , ar) набор всех корректно сформированных формул логики зависимостей определяется согласно следующим правилам:

Термины в логике зависимости определяются точно так же, как и в логике первого порядка .

Атомные формулы

[ редактировать ]

В логике зависимостей существует три типа атомарных формул:

  1. Реляционный атом это выражение формы для любого n -арного отношения в нашей подписи и для любого n -кортежа термов ;
  2. Атом равенства является выражением формы , для любых двух членов и ;
  3. Атом зависимости представляет собой выражение вида , для любого и для любого n -кортежа термов .

Ничто иное не является атомарной формулой логики зависимости.

Атомы отношения и равенства также называются атомами первого порядка .

Сложные формулы и предложения

[ редактировать ]

Для фиксированной сигнатуры σ множество всех формул логики зависимостей и соответствующих им наборов свободных переменных определяются следующим образом:

  1. Любая атомарная формула это формула, и – множество всех входящих в него переменных;
  2. Если это формула, так что и ;
  3. Если и являются формулами, так что и ;
  4. Если это формула и это переменная, также является формулой и .

Ничто не является формулой логики зависимости, если оно не может быть получено путем конечного числа применений этих четырех правил.

Формула такой, что это предложение логики зависимости.

Соединение и универсальная количественная оценка

[ редактировать ]

В приведенном выше представлении синтаксиса логики зависимости конъюнкция и универсальная квантификация не рассматриваются как примитивные операторы; скорее, они определяются в терминах отрицания и, соответственно, дизъюнкции и экзистенциальной квантификации посредством законов Де Моргана .

Поэтому, воспринимается как сокращение для , и воспринимается как сокращение для .

Семантика

[ редактировать ]

Семантика команды для логики зависимости является вариантом композиционной семантики Уилфрида Ходжеса для логики IF . [2] [3] Существует эквивалентная теоретико-игровая семантика для логики зависимостей как в терминах несовершенных информационных игр, так и в терминах совершенных информационных игр.

Позволять структура первого порядка и пусть быть конечным набором переменных. Тогда команда над A с областью V это набор заданий над A с областью V , то есть набор функций µ из V в A.

Может быть полезно визуализировать такую ​​команду как связь с базой данных с атрибутами. и только с одним типом данных, соответствующим домену A структуры: например, если команда X состоит из четырех заданий с доменом тогда это можно представить как отношение

Положительное и отрицательное удовлетворение

[ редактировать ]

Семантику команды можно определить в терминах двух отношений. и между структурами, командами и формулами.

Учитывая структуру , команда над ним и формула логики зависимости чьи свободные переменные содержатся в области определения , если мы говорим это это козырь для в , и мы пишем это ; и аналогично, если мы говорим это является козырем для в , и мы пишем это .

Если можно также сказать, что удовлетворен положительно в , а если вместо этого можно сказать, что удовлетворен отрицательно в .

Необходимость отдельного рассмотрения положительного и отрицательного удовлетворения является следствием того, что в логике зависимости, как и в логике кванторов ветвления или в логике ЕСЛИ , закон исключенного третьего не выполняется; в качестве альтернативы можно предположить, что все формулы находятся в нормальной форме отрицания , используя отношения Де Моргана, чтобы определить количественную оценку универсальности и конъюнкцию из экзистенциальной количественной оценки и дизъюнкции соответственно, и рассматривать только положительное удовлетворение.

Учитывая предложение , мы говорим, что верно в тогда и только тогда, когда , и мы говорим, что является ложным в тогда и только тогда, когда .

Семантические правила

[ редактировать ]

Что касается случая отношения выполнимости Альфреда Тарского для формул первого порядка, положительные и отрицательные отношения выполнимости командной семантики для логики зависимости определяются структурной индукцией по формулам языка. Поскольку оператор отрицания меняет местами положительную и отрицательную выполнимость, две индукции, соответствующие и необходимо выполнять одновременно:

Положительная выполнимость

[ редактировать ]
  1. тогда и только тогда, когда
    1. является n -арным символом в подписи ;
    2. Все переменные, встречающиеся в терминах находятся в сфере ;
    3. Для каждого задания , оценка кортежа в соответствии с находится в интерпретации в ;
  2. тогда и только тогда, когда
    1. Все переменные, встречающиеся в терминах и находятся в сфере ;
    2. Для каждого задания , оценки и в соответствии с одинаковы;
  3. тогда и только тогда, когда любые два присваивания чьи оценки кортежа совпадают, присвоить одно и то же значение ;
  4. тогда и только тогда, когда ;
  5. тогда и только тогда, когда существуют команды и такой, что
    1. ;
    2. ;
  6. тогда и только тогда, когда существует функция от в область такой, что , где .

Отрицательная выполнимость

[ редактировать ]
  1. тогда и только тогда, когда
    1. является n -арным символом в подписи ;
    2. Все переменные, встречающиеся в терминах находятся в сфере ;
    3. Для каждого задания , оценка кортежа в соответствии с дело не в интерпретации в ;
  2. тогда и только тогда, когда
    1. Все переменные, встречающиеся в терминах и находятся в сфере ;
    2. Для каждого задания , оценки и в соответствии с разные;
  3. тогда и только тогда, когда пустая команда;
  4. тогда и только тогда, когда ;
  5. тогда и только тогда, когда и ;
  6. тогда и только тогда, когда , где и является областью .

Логика зависимости и другая логика

[ редактировать ]

Логика зависимостей и логика первого порядка

[ редактировать ]

Логика зависимостей — это консервативное расширение логики первого порядка: [4] другими словами, для каждого предложения первого порядка и структура у нас есть это тогда и только тогда, когда верно в согласно обычной семантике первого порядка. первого порядка Более того, для любой формулы , тогда и только тогда, когда все задания удовлетворить в согласно обычной семантике первого порядка.

Однако логика зависимости строго более выразительна, чем логика первого порядка: [5] например, предложение

верно в модели тогда и только тогда, когда область определения этой модели бесконечна, даже если нет формулы первого порядка имеет это свойство.

Логика зависимости и логика второго порядка

[ редактировать ]

Каждое предложение логики зависимости эквивалентно некоторому предложению в экзистенциальном фрагменте логики второго порядка . [6] то есть к некоторому предложению второго порядка вида

где не содержит кванторов второго порядка. И наоборот, каждое предложение второго порядка в приведенной выше форме эквивалентно некоторому предложению логики зависимости. [7]

Что касается открытых формул, логика зависимости соответствует монотонному вниз фрагменту экзистенциальной логики второго порядка в том смысле, что непустой класс команд можно определить с помощью формулы логики зависимости тогда и только тогда, когда соответствующий класс отношений монотонен вниз и определим. по экзистенциальной формуле второго порядка. [8]

Логика зависимостей и кванторы ветвления

[ редактировать ]

Кванторы ветвления выражаются через атомы зависимости: например, выражение

эквивалентно предложению логики зависимости в том смысле, что первое выражение истинно в модели тогда и только тогда, когда истинно второе выражение.

И наоборот, любое предложение логики зависимости эквивалентно некоторому предложению в логике кванторов ветвления, поскольку все экзистенциальные предложения второго порядка выражаются в логике кванторов ветвления. [9] [10]

Логика зависимости и логика ЕСЛИ

[ редактировать ]

Любое предложение логики зависимости логически эквивалентно некоторому предложению логики ЕСЛИ и наоборот. [11]

Однако проблема становится более тонкой, когда речь идет об открытых формулах. Переводы между логикой ЕСЛИ и формулами логики зависимостей и наоборот существуют до тех пор, пока область определения команды фиксирована: другими словами, для всех наборов переменных. и все логические формулы ЕСЛИ со свободными переменными в существует логическая формула зависимости такой, что

для всех структур и для всех команд с доменом , и наоборот, для каждой формулы логики зависимости со свободными переменными в существует логическая формула ЕСЛИ такой, что

для всех структур и для всех команд с доменом . Эти переводы не могут быть композиционными. [12]

Характеристики

[ редактировать ]

Формулы логики зависимостей замкнуты вниз : если и затем . Более того, пустая команда (но не команда, содержащая пустое задание) удовлетворяет всем формулам логики зависимости, как положительно, так и отрицательно.

Закон исключенного третьего не работает в логике зависимости: например, формула не удовлетворен ни положительно, ни отрицательно командой . Более того, дизъюнкция не идемпотентна и не распространяется на конъюнкцию. [13]

И теорема о компактности , и теорема Левенхайма – Скулема верны для логики зависимостей. Интерполяционная теорема Крейга также справедлива, но из-за характера отрицания в логике зависимостей в несколько измененной формулировке: если две формулы логики зависимостей и противоречивы оба , то есть никогда не бывает, чтобы и выполняются в той же модели, то существует первого порядка предложение в общем языке из двух предложений так, что подразумевает и противоречит . [14]

Что касается логики ЕСЛИ, [15] логика зависимости может определять свой собственный оператор истинности: [16] точнее, существует формула такой, что для каждого предложения логики зависимостей и всех моделей удовлетворяющие аксиомам Пеано , если это Гёделя число затем

тогда и только тогда, когда

Это не противоречит теореме о неопределимости Тарского , поскольку отрицание логики зависимости не является обычным противоречивым.

Сложность

[ редактировать ]

Как следствие теоремы Феджина , свойства конечных структур, определяемых Логическое предложение зависимости точно соответствует свойствам NP . Более того, Дюран и Континен показали, что ограничение числа кванторов всеобщности или арности атомов зависимости в предложений порождает теоремы иерархии относительно выразительной силы. [17]

Проблема несогласованности логики зависимостей полуразрешима и фактически эквивалентна проблеме несогласованности логики первого порядка. Однако проблема принятия решения для логики зависимостей не является арифметической и фактически является полной по отношению к класс иерархии Леви . [18]

Варианты и расширения

[ редактировать ]

Командная логика

[ редактировать ]

Командная логика [19] расширяет логику зависимости противоречивым отрицанием . Его выразительная сила эквивалентна силе полной логики второго порядка. [20]

[ редактировать ]

Атом зависимости или его подходящий вариант можно добавить в язык модальной логики , получив таким образом логику модальной зависимости . [21] [22] [23]

Логика интуиционистской зависимости

[ редактировать ]

В действительности логика зависимости лишена смысла. Интуиционистский вывод , название которого происходит от сходства между его определением и определением импликации интуиционистской логики , можно определить следующим образом: [24]

тогда и только тогда, когда для всех такой, что он утверждает, что .

Интуиционистская логика зависимости, то есть логика зависимости, дополненная интуиционистской импликацией, эквивалентна логике второго порядка. [25]

Логика независимости

[ редактировать ]

Вместо атомов зависимости логика независимости добавляет к языку логики первого порядка атомы независимости. где , и представляют собой кортежи терминов. Семантика этих атомов определяется следующим образом:

тогда и только тогда, когда для всех с существует такой, что , и .

Логика независимости соответствует экзистенциальной логике второго порядка в том смысле, что непустой класс команд можно определить с помощью формулы логики независимости тогда и только тогда, когда соответствующий класс отношений можно определить с помощью экзистенциальной формулы второго порядка. [26] Следовательно, на уровне открытых формул логика независимости строго сильнее по выразительной силе, чем логика зависимости. Однако на уровне предложений эти логики эквивалентны. [27]

Логика включения/исключения

[ редактировать ]

Логика включения/исключения расширяет логику первого порядка атомами включения. и исключающие атомы где в обеих формулах и представляют собой кортежи терминов одинаковой длины. Семантика этих атомов определяется следующим образом:

  • тогда и только тогда, когда для всех существует такой, что ;
  • тогда и только тогда, когда для всех он утверждает, что .

Логика включения/исключения обладает той же выразительной силой, что и логика независимости, уже на уровне открытых формул. [28] Логика включения и логика исключения получаются путем добавления только атомов включения или атомов исключения к логике первого порядка соответственно. Предложения инклюзивной логики по своей выразительной силе соответствуют предложениям наибольшей логики с фиксированной точкой; следовательно, логика включения охватывает (наименьшую) логику фиксированной точки на конечных моделях и PTIME на конечных упорядоченных моделях. [29] Логика исключения, в свою очередь, соответствует логике зависимости по выразительной силе. [30]

Обобщенные кванторы

[ редактировать ]

Другой способ расширения логики зависимости — добавить в язык логики зависимости несколько обобщенных кванторов. Совсем недавно было проведено исследование логики зависимостей с монотонными обобщенными кванторами. [31] и логика зависимости с определенным квантором большинства, что приводит к новой описательной характеристике сложности иерархии подсчета. [32]

См. также

[ редактировать ]

Примечания

[ редактировать ]
[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 56facce1da4a59938ce6dde3382be571__1709127660
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/56/71/56facce1da4a59938ce6dde3382be571.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Dependence logic - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)