Кіріспе
Көп мәнді логика (сондай-ақ, көп немесе бірнеше мәнді логика) – екі мәннен артық шындық мәні бар пропозициялық есептеу. Дәстүрлі түрде Аристотельдің логикалық есептеуінде кез келген тұжырым үшін тек екі ғана мүмкін мән болды (яғни, "ақиқат" және "жалған"). Классикалық екі мәнді логиканы 2-ден үлкен n үшін n мәнді логикаға кеңейтуге болады. Әдебиетте ең көп таралғандары – үш мәнді (мысалы, Лукасевич пен Клейнеге тән, "ақиқат", "жалған" және "белгісіз" мәндерін қабылдайтын), төрт мәнді, тоғыз мәнді, шекті мәнді (шешінші мәнді) үштен артық мәндермен және шексіз мәнді (шешінші мәнді), мысалы, тұманды логика және ықтималдық логикасы.
Many valued logic (also multi or multiple valued logic) is a propositional calculus in which there are more than two truth values. Traditionally, in Aristotle's logical calculus, there were only two possible values (i. e., "true" and "false") for any proposition. Classical two valued logic may be extended to n valued logic for n greater than 2. Those most popular in the literature are three valued (e. g., Łukasiewicz's and Kleene's, which accept the values "true", "false", and "unknown"), four valued, nine valued, the finite valued (finitely many valued) with more than three values, and the infinite valued (infinitely many valued), such as fuzzy logic and probability logic.
Тарих
Аристотель (әрине, ол бірінші классикалық логик және "екі мәнді логиканың әкесі" саналады) ортаның жоққа шығарылу заңына толық келіспеген алғашқы классикалық логик деп айту дұрыс емес. Шындығында, Аристотель ортаның жоққа шығарылу заңының әмбебаптығын жоққа шығармады, бірақ екімәнділік принципінің әмбебаптығын жоққа шығарды: ол бұл принцип болашақ оқиғаларға толық қолданылмайтынын мойындады (De Interpretatione, ch. IX), бірақ осы оқшауланған ескертуді түсіндіру үшін көпмәнді логика жүйесін жасаған жоқ. 20 ғасырдың басына дейін келесі логиктер Аристотельдік логиканы ұстанды, ол ортаның жоққа шығарылу заңын қамтиды немесе қабылдайды. 20 ғасыр көпмәнді логика идеясын қайта әкелді. Польшалық логик және философ Ян Лукасевич 1920 жылы Аристотельдің теңіз шайқасы парадоксын шешу үшін үшінші мәнді "мүмкін" пайдаланып, көпмәнді логика жүйелерін құруға кірісті. Сонымен қатар, американдық математик Эмиль Л. Пост (1921) n ≥ 2 санымен қосымша шындық дәрежелерін енгізді, мұнда n – шындық мәндері. Кейін Ян Лукасевич пен Альфред Тарски бірлесіп n шындық мәні бар логиканы құрастырды, мұнда n ≥ 2. 1932 жылы Ханс Райхенбах көптеген шындық мәндері бар логиканы тұжырымдады, онда n→∞. Курт Гёдель 1932 жылы интуиционистік логиканың шекті көпмәнді логика емес екенін көрсетті және классикалық және интуиционистік логиканың арасындағы Гёдель логикасы жүйесін анықтады; мұндай логикалар аралық логика деп аталады.
Пост логикасы Pm
1921 жылы Пост логикалар отбасын ( және ) нəзік мәндерімен, жоққа шығару, конъюнкция және дизъюнкция келесідей анықтады:
Розалық логика
1951 жылы Алан Роуз шындық мәндері тор құрайтын жүйелер үшін логиканың тағы бір түрін анықтады.
Классикалық логикамен байланысы
Логика – әдетте, трансформациялар кезінде сөйлемдердің белгілі бір семантикалық қасиеттерін сақтау үшін ережелерді кодтауға бағытталған жүйелер. Классикалық логикада бұл қасиет – «ақиқат». Дұрыс аргументте, егер алғышарттар біріктірілгенде дұрыс болса, туынды ұйғарымның ақиқаттығы кепілдендіріледі, себебі жарамды қадамдарды қолдану осы қасиетті сақтайды. Дегенмен, бұл қасиет міндетті түрде «ақиқат» болуы керек емес; оның орнына ол басқа ұғым болуы мүмкін. Көпмәнді логикалар «белгілілік» (немесе белгілену) қасиетін сақтауға арналған. Екіден астам шындық мәні болғандықтан, шешінді жасау ережелері тек қана ақиқатқа сәйкес келетін нәрсені ғана сақтауға бағытталуы мүмкін. Мысалы, үшмәнді логикада кейде ең жоғары екі шындық мәні (егер олар, мысалы, оң бүтін сандар түрінде көрсетілсе) белгіленеді және шешінді жасау ережелері осы мәндерді сақтайды. Нақтырақ айтқанда, дұрыс аргументте алғышарттардың мәні жиынтығы әрқашан қорытындыдан кем немесе тең болады. Мысалы, сақталатын қасиет – интуиционистік логиканың негізгі ұғымы болып табылатын негіздеме болуы мүмкін. Осылайша, ұйғарым дұрыс немесе жалған емес, оның орнына ол негізделген немесе кемшілді. Бұл жағдайда негіздеме мен ақиқат арасындағы негізгі айырмашылық – орталық мүше жоқ екендігінің заңы қолданылмайды: кемшілігі жоқ ұйғарым міндетті түрде негізделген болуы керек емес; оның орнына, оның кемшілді екені дәлелденбегендігі ғана белгілі. Негізгі айырмашылық – сақталатын қасиеттің нақтылығында: P-нің негізделгендігін, P-нің кемшілдігін дәлелдеуге болады немесе екеуін де дәлелдеуге мүмкіндік болмайды. Дұрыс аргумент трансформациялар арқылы негіздемені сақтайды, сондықтан негізделген ұйғарымдардан туындаған ұйғарым да әлі де негізделген болып табылады. Алайда, классикалық логикада орталық мүше жоқ екендігінің заңына байланысты дәлелдер бар; бұл заң осы схемада қолданылмайтындықтан, осы жолмен дәлелдеуге болмайтын ұйғарымдар бар.
Көп мәнді логиканың функционалдық толықтығы
Функционалдық толықтық – шекті логикалар мен алгебралардың ерекше қасиетін сипаттауға қолданылатын термин. Логиканың байланыстырушылар жиыны функционалдық тұрғыдан толық немесе жеткілікті деп есептеледі, егер және тек қана оның байланыстырушылар жиыны кез келген мүмкін шындық функциясына сәйкес келетін формула құруға қолданыла алатын болса. Адекватты алгебра – ол өзінің операцияларының бір құрамы арқылы кез келген шекті айнымалылардың бейнелеуін (mapping) білдіре алатын алгебра. Классикалық логика: CL = ({0,1}, ¬, →, ∨, ∧, ↔) функционалдық тұрғыдан толық, ал Лукасевич логикасы немесе шексіз көп мәнді логикалардың мұндай қасиеті жоқ. Біз шекті мәнді логиканы Ln ({1, 2, ..., n} ƒ1, ..., ƒm) деп анықтай аламыз, мұнда n ≥ 2 – берілген натурал сан. Пост (1921) логика кез келген m-ретті модельдің функциясын тудыра алса, адекватты логика Ln-де m+1-ретті модельді тудыра алатын байланыстырушылардың сәйкес комбинациясы бар екенін дәлелдейді.
Қолданбалар
Көпмәнді логиканың белгілі қолданыстарын шамамен екі топқа жіктеуге болады. Бірінші топ, екілік мәселелерді тиімдірек шешу үшін көпмәнді логиканы пайдаланады. Мысалы, көп шығысты Буль функциясын бейнелеудің кең таралған тәсілі – оның шығыс бөлігін жалғыз көпмәнді айнымалы ретінде қарастырып, оны жалғыз шығыс сипаттамалық функцияға (нақтырақ айтқанда, индикаторлық функцияға) түрлендіру. Көпмәнді логиканың басқа да қолданыстары: кіріс декодерлері бар бағдарламаланатын логикалық тізбектерді (PLA) жобалау, дискреттік күй машиналарын оңтайландыру, сынау және тексеру. Екінші топ, көпмәнді жадтар, арифметикалық тізбектер және өріс бағдарламаланатын қақпалық тізбектер (FPGA) сияқты, екі дискреттік сигнал деңгейінен артық деңгейлерді қолданатын электрондық тізбектерді жобалауға бағытталған. Көпмәнді тізбектер, стандартты екілік тізбектерге қарағанда бірқатар теориялық артықшылықтарға ие. Мысалы, тізбек ішіндегі және сыртындағы қосылыстарды азайтуға болады, егер тізбектегі сигналдар тек екі емес, төрт немесе одан да көп деңгейді қабылдаса. Жады дизайнында, жад жасушасына бір бит емес, екі бит ақпарат сақтау, жадтың тығыздығын екі есеге арттырады, ал жады чипінің көлемі өзгермейді. Арифметикалық тізбектерді қолданатын қолданыстар, екілік сандар жүйесіне баламаларды пайдаланудан көбінесе пайда көреді. Мысалы, қалдық және артық сандар жүйелері, қалыпты екілік қосу немесе алу кезіндегі тасымалдау арқылы таралатын толқындарды азайтуға немесе жоюға мүмкіндік береді, нәтижесінде жоғары жылдамдықты арифметикалық операциялар орындалады. Бұл сандар жүйелері көпмәнді тізбектерді пайдалана отырып, табиғи түрде жүзеге асырылады. Дегенмен, осы әлеуетті артықшылықтардың практикалық маңыздылығы, қазіргі заманғы стандартты технологиялармен үйлесімді немесе бәсекелесе алатын тізбектерді жүзеге асыру мүмкіндігіне тікелей байланысты. Электрондық тізбектерді жобалауға көмектесуден басқа, көпмәнді логика тізбектердегі ақаулар мен кемшіліктерді анықтау үшін кеңінен қолданылады. Цифрлық тізбектерді сынау үшін қолданылатын барлық белгілі автоматты сынақ үлгісін жасау (ATG) алгоритмдеріне, 5 мәнді логиканы (0, 1, x, D, D') шеше алатын симулятор қажет. Қосымша мәндер – x, D және D' – (1) белгісіз/бастамаланбаған, (2) 1 орнына 0 және (3) 0 орнына 1 дегенді білдіреді.
Ғылыми-зерттеу орындары
IEEE International Symposium on Multiple Valued Logic (ISMVL) 1970 жылдан бері жыл сайын өткізіліп келеді. Ол көбінесе цифрлық дизайн және верификация салаларындағы қолданысқа бағытталған. Бірнеше мәнді логика және жұмсақ есептеу журналы да бар.