Cobham-Edmonds 論題(Cobham-Edmonds thesis)
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普通的 Church-Turing 論題是關於「究竟什麼是可計算」的主張:任何合理機器能算的,圖靈機也能算。Cobham-Edmonds 論題是同一個想法被磨利,用來問成本,而不只是可能性。它實際上是說:「可有效計算」的正確形式化替身是「可在多項式時間內計算」,而這個概念在所有合理的確定型計算模型間都相同。它是從日常用語「高效」通往精確類別 P 的橋樑。
這個論題立足於一個具體事實,而非單純的哲學:合理的確定型模型彼此只以多項式額外開銷互相模擬。多帶圖靈機可被單帶圖靈機模擬,時間至多以平方放大;隨機存取機,或你最愛的程式語言,可被圖靈機以多項式減速模擬,反之亦然。因為多項式的多項式仍是多項式,「在多項式時間內執行」能挺過這些翻譯中的任何一個。所以若一個問題在某個合理模型上屬於 P,它在所有模型上都屬於 P;當你更換硬體時,P 的界線不會移動。正是這種穩健性,使 P(而非像「線性時間」那樣較窄的界限)成為可解的自然定義。
兩則警告讓這個論題保持誠實。它是論題,不是定理:和 Church-Turing 論題一樣它無法被證明,因為「合理模型」是個非正式的概念,儘管至今每個被造出來的合理模型都遵守它。而量子電腦是那個著名的活生生問號。它們似乎違反了強(確定型)形式,因為它們能在多項式時間內分解整數,而沒有已知的古典對應;它們是否違反更廣的擴展 Church-Turing 論題則是未決問題。不過對古典確定型計算而言,Cobham-Edmonds 是 P 與模型無關的基石原因。
把一個寫成虛擬碼(RAM 風格模型)的乾淨演算法轉成單帶圖靈機。每個高階步驟至多花費多項式數目的紙帶步數,所以一個 O(n^3) 的虛擬碼方法變成某個 O(n^c) 的圖靈機。屬於 P 的身分被保留下來,這就是我們能自由地用任何方便的模型來推理 P 的原因。
合理模型彼此以多項式額外開銷互相模擬,所以 P 在它們之中全都相同。
它是論題,不是可證明的定理(其中的「合理模型」是非正式的)。量子電腦可能打破確定型形式(例如快速分解),但沒有任何模型打破支撐 P 穩健性的古典主張。