P va NP muammosi
Har bir informatika talabasi P va NP muammolari haqida eshitishi kerak.
Aytish mumkinki, bu kompyuter fanidagi eng mashhur echimsiz muammo. Clay
Matematika Instituti tomonidan tanlangan 7 ming yillik mukofot muammosidan
biri, birinchi to'g'ri echim uchun 1 million dollar mukofotni olib yurish va
hozir
ham ochiq. P = NP muammosini isbotlash yoki echish informatika, matematika,
kriptografiya, AI, multimedia ishlov berish, iqtisodiyot va boshqa
sohalarda chuqur
ta'sir ko'rsatishi mumkin. Ushbu muammo noaniq tarzda aytilishi mumkin
"Kompyuter tomonidan tezda tekshirilishi mumkin bo'lgan har qanday
muammoni kompyuter ham tezda hal qiladimi?".
Garchi bu masalaning mavjudligi 1950-yillarda
Jon Nesh va Kurt Godel
tomonidan muhokama qilingan bo'lsa-da, ushbu muammoni 1971 yilda Stefan Kuk
o'zining mashhur "Teoremalarni tayyorlash protseduralarining murakkabligi"
nomli maqolasida rasmiy ravishda kiritgan. Rasmiy bayonotga
va muammoni
tushuntirishga sho'ng'ishdan oldin, avval mavzu bilan bog'liq ba'zi ta'riflarni ko'rib
chiqamiz.
Tegishli atamalar va ta'riflar: -
Yuqoridagi noaniq bayonotda ishlatiladigan kompyuter so'zi Deterministik
Turing Machine (DTM) ga tegishli. Oddiy so'z bilan aytganda, bu faqat bitta
keyingi bosqichga o'tishni tanlashi mumkin bo'lgan mashina. Dallanmagan
mashina [3]. Har bir mavjud kompyuter shunday ishlaydi.
Polinom - ba'zi kuchlarga va ularning koeffitsientlariga ko'tarilgan
o'zgaruvchilardan tashkil topgan ibora. Masalan, ax² + bx + c shaklidagi
ikkinchi darajali ko'paytma.
Algoritm vaqt murakkabligi - kirishning uzunligi funktsiyasi sifatida
bajarilishi uchun algoritm olgan vaqt. Katta O belgi yordamida umumiy
ifodalanadi. Masalan, 2n o'lchamdagi barcha elementlarni birma-bir
bosib
chiqarish uchun algoritm yozsak, uning vaqt murakkabligi O (n) bo'ladi.
Polinomial vaqt murakkabligi - algoritmning vaqt murakkabligi n ^ {O (1)}
P = Deterministik Turing mashinasi tomonidan ko'paytirilgan vaqt ichida
echiladigan muammolar to'plami.
NP = noaniq bo'lmagan polinomik vaqt ichida yechilishi mumkin bo'lgan
echimlar muammolarining to'plami (javob ha yoki yo'q) i.e ko'p bo'lmagan
vaqt ichida noaniqsiz Turing Machine [4] tomonidan hal qilinishi mumkin.
Nondeterministic Turing Machine (NTM) - dallanadigan mashina. Agar
hisoblashning keyingi bosqichi uchun ko'plab imkoniyatlar mavjud bo'lsa,
ushbu mashina ularning barchasini bir vaqtning o'zida o'chirib qo'yishi
mumkin. NTM-lar O (1) vaqtda ko'p variantlardan to'g'ri variantni taxmin
qilishga qodir.
NPga alternativ ta'rif bu mumkin bo'lgan echim taqdim etilsa, DTM polinomik
vaqt ichida uning to'g'riligini tekshirishga imkon beradigan qarorlar to'plamidir.
Shuni ta'kidlash kerakki, barcha
P muammolar NP ga ham tegishli, chunki agar
muammo DTM tomonidan ko'p martali hal qilinsa, mumkin bo'lgan echimni
tekshirish hal qilishdan osonroq bo'ladi. Shunday qilib, DTM ham ko'plik vaqt
ichida ham tekshirishi mumkin edi. Shunday qilib, arzimas, P
⊆ NP i.e P NP ning
pastki qismi.
Bugungi kunda mavjud bo'lgan barcha kompyuterlar
DTM va NTM fikrlash
tajribalarida ishlatiladigan sof nazariy kompyuter ekanligini bilish ham muhimdir.
Professor Erik Demain aytganidek [1].
"Demak, bu (NTM) ancha kuchli model. Albatta, bunday ishlaydigan
kompyuterlar yo'q, afsuski, men ko'proq qiziqayapman ”.