Wednesday, July 18, 2018

MIU puzzle

   今天要來介紹一個小東西,叫做MIU puzzle 或是 MU puzzle.
這個東西,最早以前是我看一本很有名的書,好啦,大家肯定又沒聽過惹,我都看怪書。今天想先介紹一本書:

Gödel, Escher, Bach also known as GEB

這本書簡稱GEB.
主要是探討人工智慧和Godel 對於電腦科學,邏輯,數學的重大貢獻。不過我這裡主要討論一個有名的Puzzle called MU puzzle.

想像有一個世界,是藉由四條規則所組成,這個世界只有三個字母,M, I , U 三個字母。
四個規則如下:
(1) 任何一個字串尾巴是I,則可以變成IU:
比方你有MUI,可以拉長成 MUIU
(2) 任何一個字串的第一個字母是M (形狀如MX): 可以拉成MXX 
比方你有MUI,可以變成MUIUI 再變成MUIUIUIUI....
(3) 任何三個I連一起,可以化成一個U(注意,此規則不可以回頭使用,把一個U變成III)。
比方你有 MIIIU 可以變成MUU
(4)如果有兩個UU連載一起,可以化成空的。(注意,此規則不可以回頭使用,任意生成UU)。
假設有MUUI 可以變成MI


現在你手上出現了MI,希望你使用四條規則,變出MU。

先開始玩一下 我先從MI -> MIU 或是 從MI -> MII
在變出MIUIU 或是MIIII 或是MIIU.......
再拉長或縮短,大家可以想想看,是否能做到呢?








如果你試了很久,發現做不到,那是對的,所以結論是做不到。你如何說明這件事情。
首先我們先講一下GEB想說啥,數學是由一些公理所組成的。
這些公理叫做AXIOM, 通常不會太多條。
比方歐氏幾何,是由五條公理組成。你拿掉平行公設,就出現非歐幾何,定理就是公理配上一些邏輯得到的。所以三角形內角和180,就是歐氏幾何的結果。
其他像是SSS全等都是這個應用。

所以說,大家可以想像,如果說MI是一個開端,四個規則是一個公理,剩下產出的字串就是定理,我已經可以藉由四個字串產生無限多的定理。
像是MIUIU,MIUIUIUIU,......都是定理。
現在難題出現,你如何說明 MU不是個定理(意思是推不出來)



此刻出現了一個數學人表示: 他有辦法><
他說:簡單,任何人都知道一個正數除3有三種可能:0, 1, 2。
一開始有一個I,
四個規則,第一個規則,增加一個U,I數量不變,所以I除以三的餘數不改變
第二規則,字串後面多兩倍,I的個數變成兩倍。
第三規則,三個I變成U,I除以三的餘數不改變。
第四規則,兩個U不見,I除以三的餘數不改變



一開始一個I, 最後I沒了,由四個規則,不可能讓I除以三的餘數變成0。證明完畢。

大家覺得怎樣?

好,大家覺得smart guy, excellent 證明非常好><可是我就問,你這樣證明是在公理系統裡面的麻?
公理系統有沒有說你可以這樣證明呢。公理系統並沒有你說的1,2,0這些symbol。也沒有除法,也沒有算數。這些都是out of the system。


討論一下: 意思是說,MU不是這系統的定理,因為它可以被體制外證明,可是這樣很怪,這件事情到底是真是假。
還是我要改口:MU 是定理,可公理確實沒搞頭,做不出來。
還是我說:MU是不是定理 這事情 在這系統裡面是未知數。UNknown。不能被證明也不能被否證。

GEB 想藉由這個定理來說人工智慧和歌德爾不完備定理。
如果你現在有個電腦,他知道這些規則,他會產生無量無邊的定理,可是無法證明這事情,除非他跳出世界,學習數學,意思是某種程度上,智慧這種東西,是可以讓人跳出體制外思考的。機器能不能練成這種智慧><,值得思考。

Any consistent formal system F within which a certain amount of elementary arithmetic can be carried out is incomplete; i.e., there are statements of the language of F which can neither be proved nor disproved in F."

簡單說:一個公理系統只要他不要太弱,包含了一些算數公理,那內部存在一個不可證明對錯的論述。
要能夠證明這樣玄妙的東西。
需要用到GODel encoding ><
那就是下一篇文章了。
太難惹,下次恩瑞再來說一些幹話好了。


























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