Tour casuali intorno alle prove


44

Oggi Ryan Williams ha pubblicato un articolo su arXiv (precedentemente apparso su SIGACT News) contenente una versione meno tecnica della sua recente tecnica con limiti inferiori ACC .

La mia domanda non riguarda la tecnica stessa (ovviamente degna di immensi elogi), ma riguarda lo stile della carta. In astratto, scrive:

La prova sarà descritta dal punto di vista di qualcuno che sta cercando di scoprirla.

Eccezionale! Nella sezione Sfondo aggiunge:

Questo articolo è una discussione su come scoprire la prova - un giro casuale attorno ad essa. Non verranno forniti tutti i dettagli, ma vedrai da dove provengono tutti i pezzi e come si uniscono. Il percorso sarà disseminato delle mie intuizioni distorte sulla teoria della complessità: ciò che penso dovrebbe e non dovrebbe essere vero e perché. Gran parte di questa intuizione potrebbe essere sbagliata; tuttavia posso dire che mi ha portato in una direzione produttiva in almeno un'occasione.

È fantastico ed è la prima volta che lo vedo. Mi sono sempre chiesto perché gli autori di articoli non scrivessero come sono arrivati ​​alla prova, compresi gli approcci falliti che hanno provato prima di arrivare alla traccia che ha portato alla soluzione. Quando ho visto il documento di Ryan su arXiv, mi sono sentito molto motivato a leggerlo. Lo considero un documento rivoluzionario da questo punto di vista. Il più delle volte l'unica cosa che puoi fare con un documento è verificarne la correttezza.

La domanda è la seguente:

  • sei a conoscenza di altri articoli in TCS in cui un risultato rivoluzionario è presentato in un "tour occasionale" anziché in una serie di lemmi tecnici?

Sto parlando di pubblicazioni su riviste, non di post di blog o relazioni tecniche.

Inoltre, l'ho etichettato come , con la speranza che lo sia davvero.


5
Per inciso, oggi ho avuto uno scambio di email con Ryan riguardo alla scrittura di un post su questo articolo per il blog della comunità CSTheory. Il mio piano attuale è di scriverlo la prossima settimana. Tuttavia, Alessandro, se sei motivato dal giornale e ti piacerebbe farlo, per favore fatemelo sapere. :-)
Aaron Sterling

5
So che non vuoi post sul blog, ma la plausibile ricostruzione di Andrew Drucker del processo di scoperta dietro il teorema di Valiant-Vazirani è davvero bella: andysresearch.blogspot.com/2007/06/…
Diego de Estrada

3
Ottima domanda, Alessandro!
Michal Kotowski il

2
Per gli articoli espositivi , vedere anche questa domanda MO: Quali riviste pubblicano lavori espositivi?
Kaveh,

2
Inoltre, ho avuto uno scambio di email con @AaronSterling e abbiamo concordato che scriverò il post sul blog durante le vacanze di Natale.
Alessandro Cosentino,

Risposte:



16

Tim Gowers è un fan di questo genere di cose. Vedi in particolare la sua esposizione del metodo di approssimazioni di Razborov .

Nella sua introduzione, Gowers fa riferimento al mio articolo espositivo sulla forzatura , che è un tentativo (non del tutto riuscito) di fare la stessa cosa per forzare. Il forzante è normalmente considerato una tecnica nella logica e nella teoria degli insiemi, ma occasionalmente si è fatto strada nel TCS. Viene fuori nello studio dell'aritmetica limitata e della complessità della prova proposizionale (Krajíček e Takeuti sono due ricercatori che hanno perseguito questa connessione), e il concetto di un oracolo generico è legato al concetto di filtro generico.


13

(Questo è iniziato come un commento e è arrivato troppo a lungo).

Potrebbe piacerti l'articolo di William Thurston su Proof and Progress in Mathematics .

La matematica in un certo senso ha un linguaggio comune: un linguaggio di simboli, definizioni tecniche, calcoli e logica. Questo linguaggio trasmette in modo efficiente alcune, ma non tutte, modalità di pensiero matematico. I matematici imparano a tradurre certe cose quasi inconsciamente da una modalità mentale all'altra, in modo che alcune affermazioni diventino rapidamente chiare. [...]

Le persone che hanno familiarità con i modi di fare le cose in un sottocampo riconoscono vari schemi di affermazioni o formule come idiomi o circoncisione per determinati concetti o immagini mentali. Ma per le persone che non hanno già familiarità con ciò che sta succedendo gli stessi schemi non sono molto illuminanti; spesso sono persino fuorvianti. La lingua non è viva se non per coloro che la usano. [...]

Noi matematici dobbiamo fare uno sforzo molto maggiore nel comunicare idee matematiche. Per raggiungere questo obiettivo, dobbiamo prestare molta più attenzione alla comunicazione non solo delle nostre definizioni, teoremi e prove, ma anche dei nostri modi di pensare. Dobbiamo apprezzare il valore di diversi modi di pensare alla stessa struttura matematica. Dobbiamo concentrare molta più energia sulla comprensione e sulla spiegazione dell'infrastruttura mentale di base della matematica, con conseguentemente meno energia sui risultati più recenti. Ciò comporta lo sviluppo di un linguaggio matematico efficace allo scopo radicale di trasmettere idee a persone che non le conoscono già.

Per quanto riguarda la domanda originale, ci sono articoli che non presentano idee nel formato Definition-Theorem-Proof (DTP). Timothy Chow ha alcuni articoli incentrati sulla comunicazione di idee (sebbene non siano i primi (o secondi) articoli sull'argomento / risultato).

  1. Avresti potuto inventare sequenze spettrali , Timothy Chow, Avvisi dell'AMS
  2. Forzando per i manichini , Timothy Chow

Una possibile ragione per la prevalenza del formato DTP è che siamo tutti abituati da libri e documenti. I revisori (e i lettori) a volte trovano distratto lo stile di scrittura non standard. Una via di mezzo sono le carte che rompono delicatamente il lettore in un risultato. Ci sono documenti che presentano un caso speciale o un semplice problema che illustra l'idea generale.

  1. La struttura topologica della calcolabilità asincrona , Maurice Herlihy e Nir Shavit. L'articolo contiene molte illustrazioni e dimostra l'idea generale di un protocollo semplice prima di applicare il teorema principale per risolvere alcuni problemi aperti.
  2. p

Nessuna discussione su una presentazione non standard di idee straordinarie sarebbe completa senza menzionare il lavoro di Jean-Yves Girard . Unico è probabilmente la parola migliore per descriverlo (senza essere diplomatico o sarcastico). Da, la carta Linear Logic .

L'esegesi filosofica delle regole di Heyting lascia in effetti ben poco spazio per un'ulteriore discussione sul calcolo intuizionistico; ma qualcuno ha mai provato sul serio? In effetti, la logica lineare, che è un'estensione chiara e chiara della logica usuale, può essere raggiunta attraverso un'analisi più evidente della semantica delle prove (non molto lontano dall'approccio dell'informatica e quindi relegato nella sezione successiva), oppure da alcune considerazioni più o meno immediate sul calcolo sequenziale. Queste considerazioni hanno un significato geometrico immediato, ma per capirle bisogna dimenticare le intenzioni, ricordando, con un leader cinese, che non è il colore del gatto che conta, ma il fatto che cattura i topi.

Dopo:

Ci sono ancora persone che affermano che, per fare l'informatica, si ha essenzialmente bisogno di un saldatore; questa opinione è condivisa dai logici che disprezzano l'informatica e dagli ingegneri che disprezzano i teorici. Tuttavia, negli ultimi anni, la necessità di uno studio logico della programmazione è diventata sempre più chiara e il collegamento logica-informatica-scienza sembra irreversibile. [...]
In un certo senso, la logica gioca lo stesso ruolo di quella della geometria rispetto alla fisica: la cornice geometrica impone alcuni risultati di conservazione, ad esempio la formula di Stokes. Le simmetrie della logica esprimono presumibilmente una profonda conservazione delle informazioni, in una forma che non è stata ancora giustamente concettualizzata.


2
Un altro punto è che lo stile DTP è una base comune. Indipendentemente da come pensi all'intuizione di un problema, esiste una versione DTP "obiettiva" di una prova. Tuttavia, l'intuizione stessa è molto soggettiva e la mia spiegazione di come penso a un problema potrebbe non funzionare per qualcun altro, specialmente per risultati profondi che ammettono molte interpretazioni.
Suresh Venkat,

"... negli ultimi anni, la necessità di uno studio logico della programmazione è diventata sempre più chiara e il collegamento logica-informatica-scienza sembra irreversibile ..." dewey.info/class/00/about.en 000 Informatica, informazioni e lavori generali 000 Informatica, conoscenza e sistemi Non è una coincidenza.
Kris,

11

Forse gli autori non includono questi tentativi falliti e la storia della ricerca nei loro articoli pubblicati a causa dei vincoli imposti dagli editori e dai membri del PC. Immagino sia insolito per un diario (e probabilmente anche più insolito per una conferenza) accettare un articolo in cui la parte principale è dedicata a tentativi falliti. Ma nella maggior parte dei casi se parli con gli autori o gli esperti della zona spiegheranno la storia e i tentativi falliti (e molti ne parlano nei seminari).

Ho visto diversi autori spiegare in affitto da dove provengono le idee nei loro articoli. Ad esempio, Girard spiega nel suo articolo che l'idea di logica lineare è nata dal tentativo di trovare una semantica denotazionale per OR intuizionista. Puoi trovare questo tipo di informazioni anche nelle monografie e nelle biografie di famosi ricercatori e volumi a loro dedicati ( l'autobiografia di Halmos e la più recente "Kreiseliana: About and Around Georg Kreisel ", a cura di Odifreddi, ci sono anche volumi e articoli dedicato ad alcuni teorici della complessità). Speriamo che più persone facciano ciò che Ryan ha fatto e spieghino sistematicamente il processo e raccontino la storia.

ps: puoi pensare a questi come alla tradizione orale della ricerca :) (in qualche modo simile alla Torah orale che non era autorizzata ad essere scritta ).


1
grazie per la risposta, anche se volevo evitare questo tipo di risposte. Non ho chiesto intenzionalmente i motivi per cui ciò non accade spesso. Inoltre, nota che ho indicato il risultato di Ryan, perché è un articolo "normale", non un post sul blog, un libro di testo o una biografia.
Alessandro Cosentino,

3
@Alessandro, ma non l'hai evitato: "Mi sono sempre chiesto perché gli autori della carta non scrivono come sono arrivati ​​alla prova, compresi gli approcci falliti che hanno provato prima di arrivare sulla pista che ha portato alla soluzione." Lo fanno, ma di solito non sui giornali (penso che questo tipo di informazioni sia principalmente interessante per i ricercatori e gli studenti junior che lavorano su quel particolare argomento). Ma sono d'accordo con te sul fatto che leggere articoli che raccontano una storia sia più piacevole. Alcuni ricercatori senior mi hanno consigliato di farlo, anche in conferenze e presentazioni.
Kaveh,

1
Potrebbero esserci anche altri motivi per cui l'inclusione di tali informazioni negli articoli di riviste non sarebbe ben percepita dai ricercatori senior (ho sentito critiche da parte dei matematici riguardo ai documenti nel TCS, dicono che quando si leggono i documenti del TCS sembra che stiamo facendo pubblicità eccessiva i nostri risultati, sembra che gli piaccia di più nell'altro modo). (A proposito, correggimi se sbaglio ma penso che l'articolo di Ryan non sia ancora stato pubblicato.)
Kaveh,

3
Sanjeev Arora ha detto una volta in una conferenza che ha iniziato cercando di dimostrare la durezza del PCP per il TSP euclideo, e il suo fallimento lo ha portato a un PTAS.
Suresh Venkat,

2
Ho scoperto che i lettori sono spesso più felici quando tralascio i fallimenti, perché tenere traccia di quali tecniche sono importanti e quali sono le aringhe rosse aggiunge un ulteriore livello di difficoltà alla lettura del documento. È più difficile, ma meglio, trovare una storia intuitiva che porti direttamente alla soluzione corretta, anche se non hai inventato la storia fino a quando non hai trovato la prova.
Neel Krishnaswami,

10

C'è un articolo pubblicato da Laszlo Babai (1990) sotto forma di una favola su Arthur e Merlin che descrive la drammatica sequenza di eventi che hanno portato la comunità al risultato IP = PSPACE nel 1989, che era davvero incredibile solo un anno prima.

Utilizzando il nostro sito, riconosci di aver letto e compreso le nostre Informativa sui cookie e Informativa sulla privacy.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.