“$\Pi^0 1$ 集恰是余可识别集合:其非成员有一个可搜索的有限反例。$n 1$ 时,$\Pi^0 n$ 不再等于普通余可识别;更准确地,它们的补集相对于 $0^{(n 1)}$ 可枚举。…”
形式陈述 ​
语言
直觉
可识别性只要求成员最终被接受,非成员上的计算可以永远不结束;余可识别性把这种单边保证放到补语言上。因此,可把两者想成两台可能不停止的程序:一台寻找“是”的有限证据,另一台寻找“否”的有限证据。若两边都存在这样的半判定过程,就能交错运行它们,必有一台先给出答案,从而得到真正的判定器。
例子与边界
停机问题语言
可识别机器在非成员上允许永不停止,所以“程序在有限时间内没有接受”不能作为拒绝证据:它也许只是在慢慢运行。余可识别既不是概率意义上的“高概率拒绝”,也不等于交换某台半判定器的接受与拒绝状态,因为发散行为不会因此变成接受;它也不意味着枚举所有非成员后可以立即判断缺席,无限枚举中的缺席本身无法在有限时刻观察。
推论与应用
余可识别性精确区分可判定、半可判定和不可半判定问题,并揭示程序验证中正负证据的不对称;它也是进入算术层级和证明不可判定性的基础。由 可识别语言 与余可识别语言的交汇可刻画 可判定性:
参考资料
- Michael Sipser, Introduction to the Theory of Computation, 3rd ed., Cengage, 2013,Chs. 0–10。
- Alan M. Turing, “On Computable Numbers, with an Application to the Entscheidungsproblem,” Proceedings of the London Mathematical Society, 1936,Full paper。