Кіріспе

Сызықтарды қайта жазу жүйесі Теориялық компьютерлік ғылымда және математикалық логикада, тарихи түрде жартылай Тюе жүйесі деп аталатын, (әдетте шекті) әліпбидегі тізбектерді қайта жазу жүйесі. Берілген алфавиттегі белгілі тізбектер арасындағы екілік қатынас, қайта жазу ережелері деп аталады, , SRS қайта жазу қатынасын барлық тізбектерге кеңейтеді, онда ережелердің сол жағы мен оң жағы қосалқы тізбектер ретінде кездеседі, яғни , , және тізбектер. Жартылай Тюе жүйесінің түсінігі моноидтың берілуімен сәйкес келеді. Осылайша, олар моноидтар мен топтар үшін сөз мәселесін шешу үшін табиғи аясты құрайды. SRS-ті тікелей абстрактілі қайта жазу жүйесі ретінде анықтауға болады. Оны сондай-ақ барлық функциялық символдардың ариттігі ең көп дегенде 1-ге тең болатын терминдерді қайта жазудың шектеулі түрі ретінде қарастыруға болады. Формализм ретінде, сызықтарды қайта жазу жүйелері Тьюринг толық. Жартылай Тюе атауы норвег математигі Аксель Тюеден шыққан, ол 1914 жылы жарияланған мақаласында сызықтарды қайта жазу жүйелерін жүйелі түрде енгізген. Тюе бұл түсінікті шекті түрде берілген жартылай топтар үшін сөз мәселесін шешуді үміттене отырып енгізді. Тек 1947 жылы ғана мәселенің шешілмейтіндігі дәлелденді – бұл нәтиже Эмиль Пост және А. А. Марков кішісі тарапынан тәуелсіз түрде алынды.

Түйелік сәйкестік

Жалпы алғанда, әліпбидегі тізбектер жиынтығы тізбекті қосып жазудың екілік операциясымен бірге еркін моноид құрайды (символды түсіріп, көбейту арқылы жазылады). SRS-де, азайту қатынасы моноид операциясымен үйлесімді, яғни егер болса, барлық тізбектер үшін болады. Сол сияқты, рефлексивті, транзитивті және симметриялық жабылу, деп белгіленеді (абстрактілі қайта жазу жүйесі#Негізгі түсініктер қараңыз), конгруенция болып табылады, яғни ол эквиваленттік қатынас (анықтама бойынша) және тізбекті қосып жазумен де үйлесімді. Бұл қатынас R-мен туындаған Тью конгруенциясы деп аталады. Тью жүйесінде, яғни R симметриялық болса, қайта жазу қатынасы Тью конгруенциясымен сәйкес келеді.

Басқа ұғымдармен байланысы

Жартылай Thue жүйесі – бұл терминдерді қайта жазу жүйесі, онда монодтық сөздер (функциялар) сол және оң жақтағы терминдермен бірдей айнымалымен аяқталады, мысалы, термин ережесі тізбек ережесімен тең. Жартылай Thue жүйесі – Post канонды жүйесінің ерекше түрі, бірақ кез келген Post канонды жүйесі SRS-ке дейін қысқартылуы мүмкін. Екі формализм де Тьюринг толықтығымен сипатталады, сондықтан олар Ноам Чомскийдің шектеусіз грамматикасына тең, олар кейде жартылай Thue грамматикасы деп аталады. Формальды грамматика жартылай Thue жүйесінен тек алфавитті терминалдар мен терминал емес символдарға бөлу және терминал емес символдар арасында бастапқы символды бекіту арқылы ерекшеленеді. Авторлардың аз бөлігі жартылай Thue жүйесін үштік ретінде анықтайды, мұнда аксиомалар жиыны деп аталады. Осы «генеративті» жартылай Thue жүйесі анықтамасы бойынша, шектеусіз грамматика – тек бір аксиомасы бар жартылай Thue жүйесі, онда алфавит терминалдар мен терминал емес символдарға бөлінеді және аксиома терминал емес символ болып табылады. Алфавитті терминалдар мен терминал емес символдарға бөлудің қарапайым тәсілі өте күшті, ол ережелердегі терминалдар мен терминал емес символдардың комбинациясына негізделген Чомский иерархиясын анықтауға мүмкіндік береді. Бұл формальды тілдер теориясындағы маңызды жетістік болды. Кванттық есептеуде кванттық Thue жүйесін құруға болады. Кванттық есептеулер өзінен-өзі қайтымды болғандықтан, алфавит бойынша қайта жазу ережелері екі бағытта болуы керек (яғни, негізгі жүйе Thue жүйесі, жартылай Thue жүйесі емес). Алфавит символдарының ішкі жиынына Хилберт кеңістігін қосуға болады, ал бір қосалқы тізбекті екіншісіне ауыстыру қайта жазу ережесі тізбектерге қосылған Хилберт кеңістігінің тензорлық көбейтіндісінде унитарлық операцияны жүзеге асыруы мүмкін; бұл олар жиынтықтағы символдар санын сақтайтынын білдіреді. Классикалық жағдайға ұқсас, кванттық Thue жүйесі кванттық есептеудің әмбебап есептеу моделі екенін көрсетуге болады, яғни орындалған кванттық операциялар біртекті схемалар класына сәйкес келеді (мысалы, BQP-де, мысалы, кіріс мөлшеріне қатысты полиномдық қадамдар ішінде тізбекті қайта жазу ережелерінің аяқталуына кепілдік беру), немесе баламалы түрде Кванттық Тьюринг машинасы.

Тарих және маңызы

Жартылай Тью жүйелері логикаға қосымша құрылымдар енгізу бағдарламасының бір бөлігі ретінде жасалды, мақсаты – жалпы математикалық теоремаларды формалды тілде жазуға және оларды автоматты түрде, механикалық жолмен дәлелдеуге және тексеруге мүмкіндік беретін, мысалы, мәндік логика сияқты жүйелер құру болатын. Теореманы дәлелдеу процесін белгілі бір жолдар жиынындағы анықталған амалдар жиынтығына дейін тоғытуға үміт тігілген. Кейіннен жартылай Тью жүйелерінің шектеусіз грамматикаға изоморфты екені, ал олардың Тьюринг машиналарына изоморфты екені анықталды. Бұл зерттеу әдісі табысқа жетті және қазір компьютерлер математикалық және логикалық теоремалардың дәлелдерін тексеру үшін қолданылуда. Алонзо Черчтің ұсынысымен Эмил Пост 1947 жылы жарияланған мақаласында алғаш рет "Тьюдің белгілі бір мәселесінің" шешілмейтіндігін дәлелдеді, Мартин Дэвис оны "классикалық математикадағы мәселенің шешілмейтіндігіне қатысты алғашқы дәлел, бұл жағдайда жартылай топтар үшін сөз мәселесі" деп атады. Дэвис сондай-ақ бұл дәлелді А.А. Марков та тәуелсіз түрде ұсынғанын мәлімдейді.

Монографиялар

Рональд В. Бук және Фридрих Отто, Стрингтерді қайта жазу жүйелері, Springer, 1993, Маттиас Янтцен, Конфлюентті жолдарды қайта жазу, Birkhäuser, 1988.

Оқулық

Мартин Дэвис, Рон Сигал, Элейн Дж. Вейукер, Есептеу мүмкіндігі, күрделілік және тілдер: теориялық компьютер ғылымының негіздері, 2-ші басылым, Академиялық баспа, 1994, 7-тарау.
Элейн Рич, Автоматтар, есептеу мүмкіндігі және күрделілік: теория және қолданылуы, Прентис Холл, 2007, 23.5-тарау.

Сауалнамалар

Самсон Абрамский, Дов М. Габбай, Томас С. Э. Майбаум (ред.), Компьютерлік ғылымдағы логика нұсқаулығы: Семантикалық модельдеу, Оксфорд университетінің баспасы, 1995, Grzegorz Rozenberg, Arto Salomaa (ред.), Формальды тілдер нұсқаулығы: Сөз, тіл, грамматика, Спрингер, 1997.