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计算逻辑 (Computational Logic)

基础框架: T44 + T47 + B5

理论陈述: 建立计算与逻辑的统一框架,证明计算过程的逻辑有效性和逻辑推理的计算可实现性

形式化系统

计算逻辑CL = (计算模型M, 逻辑系统L, 对应关系≅)  
等价性:Computation(M) ≅ Logical_Inference(L)  
可计算性:∀逻辑推理I: Computable(I) ↔ ∃算法A: Implement(A,I)  

计算-逻辑对应

基本对应关系

λ演算 ≅ 直觉主义逻辑  
图灵机 ≅ 一阶逻辑  
递归函数 ≅ 算术系统  
量子计算 ≅ 量子逻辑  

存在计算对应

自指计算:fix(f) = f(fix(f)) ≅ 存在自指:E(E)  
递归计算:rec(n) = f(rec(n-1)) ≅ 存在递归:Rec(n)  
并行计算:par(p₁,p₂) ≅ 观察者纠缠:Entangle(O₁,O₂)  

计算语义学

指称语义

程序的含义是其计算的数学函数

操作语义

程序的含义是其执行的状态变化序列

公理语义

程序的含义通过前置/后置条件规范

存在语义

程序的含义是其对应的存在过程

算法证明

正确性证明

部分正确性:{P} prog {Q}  
完全正确性:{P} prog {Q} ∧ Terminate(prog)  

复杂度分析

时间复杂度:T(n) = O(f(n))  
空间复杂度:S(n) = O(g(n))  
存在复杂度:E(n) = φⁿ  

终止性证明

通过良基序关系证明程序必然终止

∴ 建立了计算与逻辑的统一理论框架 □