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计算机科学最大难题或已破解 可能冲击信息产业
P≠NP,计算机科学最大难题或已破解
  • 点击数:1113     发布时间:2010-09-11 12:18:00
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P≠NP,一个简洁的论文标题,或许预示着七大世界数学难题之一的P问题(多项式算法)对NP问题(非多项式算法)终于有了答案。
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    P≠NP,一个简洁的论文标题,或许预示着七大世界数学难题之一的P问题(多项式算法)对NP问题(非多项式算法)终于有了答案。据英国《新科学家》杂志网站8月11日(北京时间)报道,美国惠普实验室的数学家维奈·迪奥拉里卡已经于6日提交了关于论证该问题的论文草稿,如果此答案被证实无误,那么他将获得由美国克雷数学研究所提供的100万美元奖金。

    P对NP问题是克雷数学研究所高额悬赏的七个千禧年难题之一,同时也是计算机科学领域的最大难题,关系到计算机完成一项任务的速度到底有多快。有些问题计算起来很容易,利用多项式算法很快能解决,比如求若干个数的乘积,这类问题被称作P问题;另一类问题计算过程比较繁琐,但验证答案却很容易,比如把整数44427进行因数分解,求解过程可能会很费时,但如果告诉你答案是177×251,简单计算即可验证答案是对的,这类问题就被归为NP问题。

    因此,如果P=NP,那么每个答案很容易得到验证的问题也同样可以轻松求解。这将对计算机安全构成巨大威胁,目前加密系统的破解就相当于要将一个整数分解为几个因数的乘积,正是其求解过程的繁琐,才能杜绝黑客的入侵。

    而现在,迪奥拉里卡围绕一个众所周知的NP问题进行论证,给出了P≠NP的答案。这就是布尔可满足性问题(Boolean Satisfiability Problem),即询问一组逻辑陈述是否能同时成立或者互相矛盾。迪奥拉里卡声称,他已经证明,任何程序都无法迅速解答这个问题,因此,它不是一个P问题。

    如果迪奥拉里卡的答案成立,说明P问题和NP问题是不同的两类问题,这也意味着计算机处理问题的能力有限,很多任务的复杂性从根本上来说也许是无法简化的。

    对于有些NP问题,包括因数分解,P≠NP的结果并没有明确表示它们是不能被快速解答的;但对于其子集NP完全问题,却注定了其无法很快得到解决。其中一个著名的例子就是旅行商问题(Travelling Salesman Problem),即寻找从一个城市到另一个城市的最短路线,答案非常容易验证,不过,如果P≠NP,就没有计算机程序可以迅速给出这个答案。

    迪奥拉里卡的论文草稿已经得到了复杂性理论家的认可,但一周后公布的论文终稿还将接受严格的审查。 

    总编辑圈点

    较之不久前刚被“拿下”的庞加莱猜想等其他六大数学难题,本文所议者最是“贴近生活,贴近群众,贴近实际”。证明了P与NP的关系意味着数学计算在方法论范畴的一次拨云见日,进而会给整个信息产业带来革命性冲击。每年声称解决了P与NP问题的中外人士无以计数,可他们大都缺乏基本专业训练,因而其“成果”几乎不具任何价值。我们毫不怀疑迪奥拉里卡是位严肃的科学家,但仍应以谨慎的态度耐心等待最终审查结果,毕竟兹事体大。

    P/NP问题:http://baike.baidu.com/view/286218.htm/

    P/NP问题是在理论信息学中计算复杂度理论领域里至今没有解决的问题,它被“克雷数学研究所”(Clay Mathematics Institute, 简称CMI)在千禧年大奖难题中收录。P/NP问题中包含了复杂度类P与NP的关系。1971年史提芬·古克(Stephen A. Cook) 和 Leonid Levin 相对独立的提出了下面的问题,即是否两个复杂度类P和NP是恒等的(P=NP?)。 

    P和NP

    复杂度类P包含所有那些可以由一个确定型图灵机在多项式表达的时间内解决的问题;类NP由所有其肯定解可以在给定正确信息的多项式时间内验证的决定问题组成,或者等效的说,那些解可以在非确定图灵机上在多项式时间内找出的问题的集合。很可能,计算理论最大的未解决问题就是关于这两类的关系的:

    P和NP相等吗?

    在2002年对于100研究者的调查,61人相信答案是否定的,9个相信答案是肯定的,22个不确定,而8个相信该问题可能和现在所接受的公理独立,所以不可能证明或证否。[1] 对于正确的解答,有一个1,000,000美元的奖励。
  
    NP-完全问题(或者叫NPC)的集合在这个讨论中有重大作用,它们可以大致的被描述为那些在NP中最不像在P中的。(确切定义细节请参看NP-完全)理论计算机科学家现在相信P, NP,和NPC类之间的关系如图中所示,其中P和NPC类不交。
  
    假设P ≠ NP的复杂度类的图解.如P = NP则三个类相同.本质上,P = NP问题问道:如果是/不是问题的正面答案可以很快验证,其答案是否也可以很快计算?这里有一个给你找点这个问题的感觉的例子。给定一个大数Y,我们可以问Y是否是复合数。例如,我们可能问53308290611是否有非平凡的因子。回答是肯定的,虽然手工找出一个因子很麻烦。从另一个方面讲,如果有人声称答案是"对,因为224737可以整除53308290611",则我们可以很快用一个除法来验证。验证一个数是除数比首先找出除数来简单得多。用于验证一个正面答案所需的信息也称为证书。所以我们的结论是,给定 正确的证书,问题的正面答案可以很快的(也就是,在多项式时间内)验证,而这就是这个问题属于NP的原因。虽然这个特定的问题,最近被证明为也在P类中(参看下面的关于"质数在P中"的参考),这一点也不明显,而且有很多类似的问题相信不属于类P。

    限制到是/不是问题并没有改变问题;即使我们允许更复杂的答案,最后的问题(是否FP = FNP)是等价的。

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