原始再帰的依存型理論

Kernekoncepter

自然数型の排除原理を型の階層に含まれないΠ型を持たない型に制限すると、定義可能な関数はすべて原始再帰的になる。これにより、一般の型に対する原始再帰性の概念を拡張する。

Resumé

この論文では、Martin-Löf型理論(MLTT)の部分理論Tprを定義し、Tprの中で定義可能な関数はすべて原始再帰的であることを示す。Tprは2つの階層U0とU1を持ち、U0はΠ型を含まない。

まず、原始再帰関数の定義と、カルテシアン閉圏における表現について説明する。次に、合成的Tait計算可能性の記法を導入する。

第4節では、Tprの具体的な構文と抽象構文を定義する。第5節では、例と応用について述べる。

第6節では、原始再帰関数のアリティと原始再帰関数からなる圏上の sheaf トポスでTprの意味論を定義する。第7節では、Tprが正準形を持つことを示す。第8節では、sheaf トポスと標準モデルを用いて gluing トポスを構成し、Tprで定義可能な関数はすべて原始再帰的であることを示す。

第9節では関連研究について述べ、第10節では、原始再帰的構造の内部表現、有限帰納型、多項式時間計算可能性などの拡張について議論する。

Statistik

原始再帰関数は、定数関数、successor関数、有限積からの射影によって生成され、関数合成と原始再帰演算子によって閉じている。
Ackermann関数は原始再帰関数より成長が速く、原始再帰的ではない。

Citater

"原始再帰関数は、ほぼ有界なfor-loopを使って計算できる数値アルゴリズムである。"
"依存型理論なしでも原始再帰算術(PRA)を保存的に拡張できるサブシステムを与えることで、リバースマスの基礎理論や形式的メタ理論の機械化を容易にすることができる。"

Vigtigste indsigter udtrukket fra

Primitive Recursive Dependent Type Theory

by Ulrik Buchho... kl. arxiv.org 04-02-2024

https://arxiv.org/pdf/2404.01011.pdf

Dybere Forespørgsler

質問1

原始再帰的依存型理論を拡張する方法として、内部宇宙の階層を増やすことが考えられます。これにより、より複雑な計算を表現できるようになります。具体的には、新しい宇宙を導入し、それぞれの宇宙でさらに複雑な計算を行う関数や型を定義することで、より強力な計算モデルを構築できます。また、依存型の柔軟性を活かして、より高度な数学的構造や計算問題を表現できるように拡張することも考えられます。

質問2

原始再帰的依存型理論の制限を緩和すると、計算の複雑さや非決定性が増加する可能性があります。特に、Π型を含むような拡張を許容すると、計算の表現力が向上し、一部の計算が原始再帰的ではなくなる可能性があります。これにより、計算の停止性や計算可能性の検証がより困難になる場合があります。また、より複雑な型システムや計算モデルを導入することで、理論の複雑さや証明の難しさが増す可能性もあります。

質問3

原始再帰的依存型理論の概念は、一般的な数学的構造に幅広く適用できます。例えば、依存型を使用して、数学的構造や関数の性質を厳密に定義したり、証明したりすることが可能です。さらに、依存型理論を用いることで、数学的構造や関数の性質に関する豊富な情報を型システムに組み込むことができます。これにより、より高度な数学的構造や計算問題に対する形式的な証明や解析が可能となります。