stringtranslate.com

Логика высшего порядка

В математике и логике логика высшего порядка ( сокращенно HOL ) — это форма логики, которая отличается от логики первого порядка дополнительными кванторами и, иногда, более сильной семантикой . Логики высшего порядка с их стандартной семантикой более выразительны, но их теоретико-модельные свойства менее эффективны, чем свойства логики первого порядка.

Термин «логика высшего порядка» обычно используется для обозначения простой логики предикатов высшего порядка . Здесь «простой» указывает на то, что в основе теории типов лежит теория простых типов , также называемая простой теорией типов . Леон Чвистек и Фрэнк П. Рэмси предложили это как упрощение сложной и неуклюжей разветвленной теории типов , изложенной в Principia Mathematica Альфреда Норта Уайтхеда и Бертрана Рассела . Простые типы иногда также предназначены для исключения полиморфных и зависимых типов. [1]

Объем количественной оценки

Логика первого порядка дает количественную оценку только переменным, которые варьируются в пределах отдельных индивидуумов; логика второго порядка , также дает количественную оценку множествам; логика третьего порядка также дает количественную оценку множествам множеств и так далее.

Логика высшего порядка представляет собой объединение логики первого, второго, третьего, ..., n -го порядка; т. е. логика высшего порядка допускает количественную оценку множеств, которые вложены сколь угодно глубоко.

Семантика

Есть две возможные семантики логики высшего порядка.

В стандартной или полной семантике кванторы объектов более высокого типа варьируются по всем возможным объектам этого типа. Например, квантор множества индивидуумов распространяется на весь набор мощности множества индивидуумов. Таким образом, в стандартной семантике, как только набор индивидуумов указан, этого достаточно, чтобы указать все кванторы. HOL со стандартной семантикой более выразителен, чем логика первого порядка. Например, HOL допускает категориальную аксиоматизацию натуральных и действительных чисел , что невозможно с логикой первого порядка. Однако, по мнению Курта Гёделя , HOL со стандартной семантикой не допускает эффективного , надежного и полного исчисления доказательств . [2] Теоретико-модельные свойства HOL со стандартной семантикой также более сложны, чем свойства логики первого порядка. Например, число Левенгейма логики второго порядка уже больше первого измеримого кардинала , если такой кардинал существует. [3] Число Левенгейма логики первого порядка, напротив, равно ℵ , наименьшему бесконечному кардиналу.

В семантике Хенкина в каждую интерпретацию для каждого типа высшего порядка включается отдельный домен. Таким образом, например, кванторы множества индивидуумов могут распространяться только на подмножество множества индивидов. HOL с этой семантикой эквивалентен многосортной логике первого порядка , а не более силен, чем логика первого порядка. В частности, HOL с семантикой Хенкина обладает всеми теоретико-модельными свойствами логики первого порядка и имеет полную, надежную и эффективную систему доказательств, унаследованную от логики первого порядка.

Характеристики

Логики высшего порядка включают ответвления простой теории типов Чёрча [4] и различные формы интуиционистской теории типов . Жерар Юэ показал, что унификация неразрешима в теоретико - типовой разновидности логики третьего порядка, [5] [6] [7] [8] , то есть не может быть алгоритма, позволяющего решить, является ли произвольное уравнение между логикой второго порядка (не говоря уже о произвольных членах более высокого порядка) имеет решение.

С точностью до определенного понятия изоморфизма операция над набором степеней определима в логике второго порядка. Используя это наблюдение, Яакко Хинтикка установил в 1955 году, что логика второго порядка может моделировать логику высшего порядка в том смысле, что для каждой формулы логики высшего порядка можно найти для нее эквивалентную формулу в логике второго порядка. [9]

Предполагается, что в некотором контексте термин «логика высшего порядка» относится к классической логике высшего порядка. Однако модальная логика высшего порядка также изучалась. По мнению некоторых логиков, онтологическое доказательство Гёделя лучше всего изучать (с технической точки зрения) в таком контексте. [10]

Смотрите также

Примечания

  1. ^ Джейкобс, 1999, глава 5.
  2. ^ Шапиро 1991, с. 87.
  3. ^ Менахем Магидор и Йоуко Вяэнянен . «О числах Левенхайма-Сколема-Тарского для расширений логики первого порядка», Отчет № 15 (2009/2010) Института Миттаг-Леффлера.
  4. ^ Алонзо Черч , Формулировка простой теории типов, Журнал символической логики 5 (2): 56–68 (1940).
  5. ^ Юэ, Жерар П. (1973). «Неразрешимость объединения в логике третьего порядка». Информация и контроль . 22 (3): 257–267. дои : 10.1016/s0019-9958(73)90301-x.
  6. ^ Юэ, Жерар (сентябрь 1976 г.). Резолюция d'Equations dans des Langages d'Ordre 1,2,...ω (доктор философии) (на французском языке). Парижский университет VII.
  7. ^ Уоррен Д. Гольдфарб (1981). «Неразрешимость проблемы объединения второго порядка» (PDF) . Теоретическая информатика . 13 : 225–230.
  8. ^ Юэ, Жерар (2002). «Объединение высшего порядка 30 лет спустя» (PDF) . Ин Карреньо, В.; Муньос, К.; Тахар, С. (ред.). Материалы 15-й Международной конференции ТФОЛ . ЛНКС. Том. 2410. Спрингер. стр. 3–12.
  9. ^ запись на HOL
  10. ^ Фиттинг, Мелвин (2002). Типы, таблицы и Бог Гёделя . Springer Science & Business Media. п. 139. ИСБН 978-1-4020-0604-3. Аргумент Гёделя является модальным и, по крайней мере, второго порядка, поскольку в его определении Бога имеется явная количественная оценка свойств. [...] [AG96] показал, что часть аргумента можно рассматривать не как аргумент второго, а как третьего порядка.

Рекомендации

Внешние ссылки