P≠NP,一個(gè)簡(jiǎn)潔的論文標題,或許預示著(zhù)七大世界數學(xué)難題之一的P問(wèn)題(多項式算法)對NP問(wèn)題(非多項式算法)終于有了答案。據英國《新科學(xué)家》雜志網(wǎng)站8月11日(北京時(shí)間)報道,美國惠普實(shí)驗室的數學(xué)家維奈·迪奧拉里卡已經(jīng)于6日提交了關(guān)于論證該問(wèn)題的論文草稿,如果此答案被證實(shí)無(wú)誤,那么他將獲得由美國克雷數學(xué)研究所提供的100萬(wàn)美元獎金。
P對NP問(wèn)題是克雷數學(xué)研究所高額懸賞的七個(gè)千禧年難題之一,同時(shí)也是計算機科學(xué)領(lǐng)域的最大難題,關(guān)系到計算機完成一項任務(wù)的速度到底有多快。有些問(wèn)題計算起來(lái)很容易,利用多項式算法很快能解決,比如求若干個(gè)數的乘積,這類(lèi)問(wèn)題被稱(chēng)作P問(wèn)題;另一類(lèi)問(wèn)題計算過(guò)程比較繁瑣,但驗證答案卻很容易,比如把整數44427進(jìn)行因數分解,求解過(guò)程可能會(huì )很費時(shí),但如果告訴你答案是177×251,簡(jiǎn)單計算即可驗證答案是對的,這類(lèi)問(wèn)題就被歸為NP問(wèn)題。
因此,如果P=NP,那么每個(gè)答案很容易得到驗證的問(wèn)題也同樣可以輕松求解。這將對計算機安全構成巨大威脅,目前加密系統的破解就相當于要將一個(gè)整數分解為幾個(gè)因數的乘積,正是其求解過(guò)程的繁瑣,才能杜絕黑客的入侵。
而現在,迪奧拉里卡圍繞一個(gè)眾所周知的NP問(wèn)題進(jìn)行論證,給出了P≠NP的答案。這就是布爾可滿(mǎn)足性問(wèn)題(Boolean Satisfiability Problem),即詢(xún)問(wèn)一組邏輯陳述是否能同時(shí)成立或者互相矛盾。迪奧拉里卡聲稱(chēng),他已經(jīng)證明,任何程序都無(wú)法迅速解答這個(gè)問(wèn)題,因此,它不是一個(gè)P問(wèn)題。
如果迪奧拉里卡的答案成立,說(shuō)明P問(wèn)題和NP問(wèn)題是不同的兩類(lèi)問(wèn)題,這也意味著(zhù)計算機處理問(wèn)題的能力有限,很多任務(wù)的復雜性從根本上來(lái)說(shuō)也許是無(wú)法簡(jiǎn)化的。
對于有些NP問(wèn)題,包括因數分解,P≠NP的結果并沒(méi)有明確表示它們是不能被快速解答的;但對于其子集NP完全問(wèn)題,卻注定了其無(wú)法很快得到解決。其中一個(gè)著(zhù)名的例子就是旅行商問(wèn)題(Travelling Salesman Problem),即尋找從一個(gè)城市到另一個(gè)城市的最短路線(xiàn),答案非常容易驗證,不過(guò),如果P≠NP,就沒(méi)有計算機程序可以迅速給出這個(gè)答案。
迪奧拉里卡的論文草稿已經(jīng)得到了復雜性理論家的認可,但一周后公布的論文終稿還將接受?chē)栏竦膶彶??!?/p>
總編輯圈點(diǎn)
較之不久前剛被“拿下”的龐加萊猜想等其他六大數學(xué)難題,本文所議者最是“貼近生活,貼近群眾,貼近實(shí)際”。證明了P與NP的關(guān)系意味著(zhù)數學(xué)計算在方法論范疇的一次撥云見(jiàn)日,進(jìn)而會(huì )給整個(gè)信息產(chǎn)業(yè)帶來(lái)革命性沖擊。每年聲稱(chēng)解決了P與NP問(wèn)題的中外人士無(wú)以計數,可他們大都缺乏基本專(zhuān)業(yè)訓練,因而其“成果”幾乎不具任何價(jià)值。我們毫不懷疑迪奧拉里卡是位嚴肅的科學(xué)家,但仍應以謹慎的態(tài)度耐心等待最終審查結果,畢竟茲事體大。
P/NP問(wèn)題:http://baike.baidu.com/view/286218.htm/
P/NP問(wèn)題是在理論信息學(xué)中計算復雜度理論領(lǐng)域里至今沒(méi)有解決的問(wèn)題,它被“克雷數學(xué)研究所”(Clay Mathematics Institute, 簡(jiǎn)稱(chēng)CMI)在千禧年大獎難題中收錄。P/NP問(wèn)題中包含了復雜度類(lèi)P與NP的關(guān)系。1971年史提芬·古克(Stephen A. Cook) 和 Leonid Levin 相對獨立的提出了下面的問(wèn)題,即是否兩個(gè)復雜度類(lèi)P和NP是恒等的(P=NP?)。
P和NP
復雜度類(lèi)P包含所有那些可以由一個(gè)確定型圖靈機在多項式表達的時(shí)間內解決的問(wèn)題;類(lèi)NP由所有其肯定解可以在給定正確信息的多項式時(shí)間內驗證的決定問(wèn)題組成,或者等效的說(shuō),那些解可以在非確定圖靈機上在多項式時(shí)間內找出的問(wèn)題的集合。很可能,計算理論最大的未解決問(wèn)題就是關(guān)于這兩類(lèi)的關(guān)系的:
P和NP相等嗎?
在2002年對于100研究者的調查,61人相信答案是否定的,9個(gè)相信答案是肯定的,22個(gè)不確定,而8個(gè)相信該問(wèn)題可能和現在所接受的公理獨立,所以不可能證明或證否。[1] 對于正確的解答,有一個(gè)1,000,000美元的獎勵。
NP-完全問(wèn)題(或者叫NPC)的集合在這個(gè)討論中有重大作用,它們可以大致的被描述為那些在NP中最不像在P中的。(確切定義細節請參看NP-完全)理論計算機科學(xué)家現在相信P, NP,和NPC類(lèi)之間的關(guān)系如圖中所示,其中P和NPC類(lèi)不交。
假設P ≠ NP的復雜度類(lèi)的圖解.如P = NP則三個(gè)類(lèi)相同.本質(zhì)上,P = NP問(wèn)題問(wèn)道:如果是/不是問(wèn)題的正面答案可以很快驗證,其答案是否也可以很快計算?這里有一個(gè)給你找點(diǎn)這個(gè)問(wèn)題的感覺(jué)的例子。給定一個(gè)大數Y,我們可以問(wèn)Y是否是復合數。例如,我們可能問(wèn)53308290611是否有非平凡的因子?;卮鹗强隙ǖ?,雖然手工找出一個(gè)因子很麻煩。從另一個(gè)方面講,如果有人聲稱(chēng)答案是"對,因為224737可以整除53308290611",則我們可以很快用一個(gè)除法來(lái)驗證。驗證一個(gè)數是除數比首先找出除數來(lái)簡(jiǎn)單得多。用于驗證一個(gè)正面答案所需的信息也稱(chēng)為證書(shū)。所以我們的結論是,給定 正確的證書(shū),問(wèn)題的正面答案可以很快的(也就是,在多項式時(shí)間內)驗證,而這就是這個(gè)問(wèn)題屬于NP的原因。雖然這個(gè)特定的問(wèn)題,最近被證明為也在P類(lèi)中(參看下面的關(guān)于"質(zhì)數在P中"的參考),這一點(diǎn)也不明顯,而且有很多類(lèi)似的問(wèn)題相信不屬于類(lèi)P。
限制到是/不是問(wèn)題并沒(méi)有改變問(wèn)題;即使我們允許更復雜的答案,最后的問(wèn)題(是否FP = FNP)是等價(jià)的。