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主题:著名计算机专家Knuth谈P=NP(1)
发信人: wasguru()
整理人: bsese(2000-05-31 10:33:41), 站内信件
草草翻译了一下,不当之处请指正。


P=NP是计算机科学中最著名的问题,它与费马最后定理类似,尽管P=NP问题才被
提出30年左右,也许25年吧。在组合算法的领域里,这个问题是这样:我们
是否有可能求解那些有2^n种可能性的问题?如果我们知道最佳的的方法,我们能
够以类似10^n这样的花费来求解这些问题吗?如果P=NP,那么答案是“能”,我
们可能把所有这些指数型的问题化简为某个多项式型的问题。如果P不等于NP,那
么答案是“不能”,我们无法化简这些问题。

我有一种感觉,有人将会以下面这种最坏的方式来解决这个难题:将会有人证明
P等于NP,因为只存在有限多种障碍使P不等于NP(笑)。结果将会是,存在某个
多项式,我们可以在这个多项式的时间内求解所有的NP问题。然而,我们并不确
切地知道这个多项式是什么样的,我们仅仅知道这个多项式存在。它的复杂性可
能高达n的一万亿次方或更高——但它仍然是一个多项式。在这种情形下,我们将
永远都无法知道这个多项式是什么,因为要找到这个多项式实在太费时了,但是
它也许是存在的。这就意味着整个P=NP的问题根本就是一个错误的问题!(笑)
事情很可能会这样。要知道,即使你有一个需要花费2^n的时间的解法,但是如果
你拿它跟另一个需要n^100时间的方法相比的话,你会发现用2^n那个算法你还可
以解n小于20或30的问题,而用n^100那个方法解n=2都不成。所以,多项式的次数
是非常重要的。有许多许多这样的算法,要证明它不存在一个多项式算法是很困
难的。我仍然觉得,费马定理是一个与此相似的问题,提出这个问题比解决这个
问题更为重要。因此,我对威尔斯定理(按:费马定理的证明)的真实感受是,
他确实做了一件非常了不起的事情,但是我希望他解决是另外一个问题!(笑)


有很多人认为,只要证明了某个问题属于NP一类的,就不应该继续研究它了,因
为很可能这个问题没有多项式解法。但是在我们开始研究NP问题之前,我们还有
一类不可解问题——根本不存在任何解法的问题。不管你花多少时间,你永远都
无法得到答案。比如给定一个图灵机,它是否最终会停下来?这是一个在一般意
义上无解的问题,不管你花多少时间。在NP问题出名之前,人们在证明了某个问
题无解之后就会放弃对它的研究。但这并不是一个好的策略,因为几乎每一个我
们已经解决的问题都是某个不可解问题的特殊情形。

拿微积分做个例子。任意给定一个n的函数f,问:当n趋向无穷大时,函数的极限
是否为0?这是一个不可解的问题。但是它不可解并不意味着我们不应该研究微积
分。许多有用的函数的极限确实是零,人们也因此而能够发展出微积分这门学科
。但是在一般意义上,这个问题是不可解的。你可以仅用寥寥数行,定义函数f的
值为0,若某给定的图灵机在时间n时已经停止,为1,若这个图灵机在时间n时还
在运行。这样,当且仅当图灵机最终会停止运行时,这个函数的极限为0。这是一
个不可解的问题。

NP的问题与此类似,有很多NP难的问题可以很好地得到求解;仅仅知道一个问题
是NP难的就放弃对它的研究可不是一个好主意。


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