‹

09 · การคำนวณได้

09 · ​การคำนวณ​ได้

​ภาค II ​เปิด​การไต่​สวน​ครั้งแรก​ตรงนี้ ​การคำนวณ​ลุก​จาก​เก้าอี้​พยาน​ไป​นั่ง​เก้าอี้​ผู้​ซักถาม ​และ​คำถาม​แรก​พุ่ง​เข้าใส่​ตัว​มัน​เอง: ​ขีดจำกัด​ที่​เป็น​รากฐาน​ของ​มัน​พิสูจน์​อะไร​ได้​จริง?

​ขีดจำกัด​ของ​การคำนวณ ​พิสูจน์​อะไร​เกี่ยวกับ​ขีดจำกัด​ของ​เหตุผล​ได้​บ้าง?

​สอง​งานวิจัย​ใน​ปี 1936 ​ตอบคำถาม​เดียวกัน​ห่าง​กัน​หก​สัปดาห์ ​โดย​ผู้เขียน​ทั้งสอง​ไม่​เคย​อ่าน​บทพิสูจน์​ของ​อีก​ฝ่าย ​บทความ "An Unsolvable Problem of Elementary Number Theory" ​ของ Alonzo Church ​ออก​วันที่ 15 ​เมษายน ​ใน American Journal of Mathematics (58: 345–363) ​แสดง​ด้วย lambda-definability ​ว่า​ไม่​มี​อัลกอริทึม​ใด​ตัดสิน Entscheidungsproblem (​ปัญหา​การตัดสินใจ) ​ได้ — ​คำถาม​ที่ David Hilbert ​กับ Wilhelm Ackermann ​ตั้ง​ไว้​ใน Grundzüge der theoretischen Logik (1928) ​ว่า​กระบวนการ​เชิงกล​ไก​จะ​รับรอง​ความสมเหตุสมผล​ของ​ประโยค​อันดับ​หนึ่ง (first-order sentence) ​ใดๆ ​ได้​หรือไม่ Proceedings of the London Mathematical Society ​รับบท​ความของ Alan Turing ​เอง "On Computable Numbers, with an Application to the Entscheidungsproblem" ​วันที่ 28 ​พฤษภาคม ​คำตอบ​เป็น​ลบ​อย่างเดียวกัน​เป๊ะ ​แต่​มา​คนละ​ทาง​โดยสิ้นเชิง: ​เสมียน​มนุษย์​ที่​ถูก​ลดรูป​เหลือ​เทปกระดาษ ​ชุด​สถานะ​จำกัด​ชุด​หนึ่ง ​และ​ตาราง​คำสั่ง Turing ​ผิดหวัง​ที่​รู้​ว่า​มี​คน​ตีพิมพ์​ตัดหน้า ​จึง​เติม​ภาคผนวก​พิสูจน์​ว่า​เครื่อง​ของ​เขา​กับ​ฟังก์ชัน lambda-definable ​ของ Church ​คำนวณ​ฟังก์ชัน​คลาส​เดียวกัน​พอดี ​นิยาม​ของ "​เชิงกล​ไก" ​สอง​แบบ ​คิด​ขึ้น​แยกกัน​โดยอิสระ ​กลับ​ทับกัน​สนิท ​ความบังเอิญ​นั้น​คือ​หลักฐาน​ทั้งหมด​ที่​มี​ให้​กับ​สิ่ง​ที่​วันนี้​เรียก​ว่า​ข้อ​ตั้ง Church–Turing (Church–Turing thesis) ​และ​หลักฐาน​ไม่​ใช่​สิ่ง​เดียว​กับ​บทพิสูจน์

​มัน​เป็น​ทฤษฎีบท​ไม่​ได้ ​เพราะ "​คำนวณ​ได้​อย่าง​มีประสิทธิผล" (effectively calculable) ​ไม่​เคย​เป็น​คำ​เชิง​รูป​นัย​มา​ก่อนที่ Turing ​จะ​ทำให้​มัน​เป็น​รูป​นัย ​จะ​พิสูจน์​ความเท่ากัน​ระหว่าง​สิ่ง​ที่​แม่นยำ​กับ​สิ่ง​ที่​ถึง​ตอนนั้น​ยัง​เป็น​แค่​สัญชาตญาณ​ย่อม​ทำ​ไม่​ได้ ​สิ่ง​ที่ Turing ​ทำ​จริงๆ ​คือ​ไล่​ให้​ครบ​ทุก​กรณี​ว่า​มนุษย์​ที่​ทำหน้าที่ "computer" — ​คน​ที่​ทำตาม​คำสั่ง​ตายตัว​ด้วย​ดินสอ​กับ​กระดาษ — ​ทำ​อะไร​ได้​บ้าง: ​อ่าน​สัญลักษณ์ ​เปลี่ยน​สถานะ​ภายใน ​เขียน​สัญลักษณ์ ​ย้าย​ความสนใจ ​ฟอร์มัลลิสม์ (formalism) ​คู่แข่ง​ทุก​ตัว​ที่​เสนอ​มา​ตั้งแต่​นั้น — ​ฟังก์ชัน​เวียน​บังเกิด​ทั่วไป (general recursive functions) ​ของ Gödel–Herbrand, ​ระบบการผลิต (production systems) ​ของ Emil Post, ​เครื่อง​รี​จิ​สเตอร์ (register machines) — ​ถูก​พิสูจน์​แล้ว​ว่า​เทียบเท่า​กับ​ของ Turing ​และ Stephen Kleene ​ผู้​ตั้งชื่อ​ข้อ​คาดการณ์​นี้​ว่า "Church's Thesis" ​ใน​ปี 1943 ​อ่าน​การลู่เข้า​หา​กัน​นั้น​เป็นหลัก​ฐาน​สนับสนุน​เชิง​อุปนัย ​ไม่​ใช่​การปิด​เชิง​นิรนัย ​ข้อ​ตั้ง​นี้​จึง​ตก​อยู่​ใน​หมวด​ที่​โครงการ​ของ Hilbert ​ไม่​เคย​คาด​ถึง: ​ไม่​ใช่​คณิตศาสตร์​เต็มตัว ​ไม่​ใช่​วิทยาศาสตร์​เชิงประจักษ์​เต็มตัว ​ยืน​อยู่​ได้​เพราะ​ทุกคน​ที่​พยายาม​หักล้าง​มัน​กลับ​ยืนยัน​มัน​แทน

​ความไม่​มั่นคง​นั้น​เอง​ให้ผล​ผลิต​เชิง​ปรัชญา ​เพราะ​วิธี​ที่ Turing ​ใช้​ไป​ถึง​มัน — ​การทแยงมุม (diagonalization) ​การหัน​กลไก​ของ​ระบบ​กลับมา​โจมตี​ตัว​มัน​เอง — ​โต​เกิน​ทฤษฎีบท​ที่​มัน​สร้าง​ไป​ไกล Cantor ​ใช้​มัน​ใน​ปี 1891 ​แสดงว่า​ไม่​มี​รายการ​จำนวนจริง​ใด​ครบถ้วน​ได้ Gödel ​ดัดแปลง​มัน​ใน​ปี 1931 ​สร้าง​ประโยค​เลขคณิต​ที่​ยืนยัน​ความพิสูจน์​ไม่​ได้​ของ​ตัวเอง Turing ​ดัดแปลง​มัน​อีกครั้ง ​แสดงว่า​ไม่​มี​อัลกอริทึม​ใด​ตัดสิน​ปัญหา​การหยุด (halting problem) ​ได้ ​สำหรับ​โปรแกรม​ใด​ก็ตาม​จะ​บอก​ไม่​ได้​ว่า​มัน​จะ​หยุด​ทำงาน​หรือไม่ — ​ป้อน​ตัว​ตัดสิน halting problem ​สมมติ​ด้วย​คำอธิบาย​ของ​ตัว​มัน​เอง ​ความขัดแย้ง​โผล่​ออกมา​ใน​บรรทัด​เดียว ​โครง​เดียวกัน​โผล่​ซ้ำ​ใน​บทพิสูจน์​ของ Tarski ​ที่ว่า​ไม่​มี​ภาษา​ใด​ที่​รุ่มรวย​พอ​จะ​นิยาม​ภาคแสดง​ความจริง (truth predicate) ​ของ​ตัวเอง​ได้ ​และ​ใน​ปฏิทรรศน์​ความรู้​ได้ (paradox of knowability) ​ของ Frederic Fitch ​ปี 1963 ​ราว​กลาง​ศตวรรษ​ที่ 20 diagonalization ​เลิก​เป็น​กลเม็ด​ของ​นัก​คณิตศาสตร์ ​และ​กลายเป็น​บทพิสูจน์​มาตรฐาน​ของ​ปรัชญา​ที่ว่า​ระบบ​หนึ่ง​ส่องไฟ​ดูตัว​เอง​ให้​ทั่ว​ไม่​ได้ — ​รูปแบบ​ข้อโต้แย้ง​ที่​แกน​ห้อง​พิจารณาคดี​ของ​หนังสือ​เล่ม​นี้​เอง​พึ่งพา​อยู่

​ข้อกล่าวอ้าง​ที่​โด่งดัง​ที่สุด​ใน​อาณาเขต​นี้​ยืน​บน​รูปแบบ​ข้อโต้แย้ง​อัน​เดียวกัน J. R. Lucas ​พูด​ต่อหน้า Oxford Philosophical Society ​ใน​ปี 1959 ​แล้ว​เขียน​โต้แย้ง​เป็น​ลายลักษณ์อักษร​ใน "Minds, Machines and Gödel" (Philosophy 36, 1961: 112–127) ​ว่า​ทฤษฎีบท​ของ Gödel ​หักล้าง​กลไก​นิยม (mechanism): ​สำหรับ​ระบบ​รูป​นัย F ​ที่​สมเหตุสมผล​ใดๆ ​ที่​แข็งแรง​พอ​จะ​เข้ารหัส​เลขคณิต​ได้ ​การสร้าง​ของ Gödel ​ให้​ประโยค​จริง​ประโยค​หนึ่ง​ที่ F ​พิสูจน์​ไม่​ได้ ​แต่​ผู้ให้​เหตุผล​ที่​เป็น​มนุษย์ ​ยืน​อยู่​นอก F ​และ​ไตร่ตรอง​มัน ​กลับ​เห็น​ได้​ว่า​ประโยค​นั้น​จริง — ​ฉะนั้น​ไม่​มีระบบ​รูป​นัย​เดียว​ใด​จับ​ทุกสิ่ง​ที่​จิต​รู้​ได้​ครบ ​และ​จิต​จึง​ไม่​ใช่​เครื่องจักร Roger Penrose ​รื้อฟื้น​ข้อโต้แย้ง​นี้​ให้ยาว​ขึ้น​ใน The Emperor's New Mind (1989) ​และ​ปกป้อง​เวอร์ชัน​ที่​เสริมกำลัง​แล้ว​ใน Shadows of the Mind (1994) ​คำตอบ​โต้​มาตรฐาน ​สั่งสม​มา​หลาย​ทศวรรษ​นับ​จาก Paul Benacerraf ​เป็นต้นมา ​คือ​ข้อโต้แย้ง​นี้​แอบ​สอด​ความแน่นอน​แบบ​เดียว​กับ​ที่​ทฤษฎีบท​ความไม่​สมบูรณ์​ข้อ​ที่*​สอง*​ของ Gödel ​ห้าม​ไว้​เข้ามา​พอดี: ​การจะ "​เห็น" ​ว่า​ประโยค Gödel ​สำหรับ F ​เป็นจริง ​ผู้ให้​เหตุผล​ต้อง​รู้อยู่​ก่อน​แล้ว​ว่า F ​สมเหตุสมผล ​และ​ไม่​มีระบบ​ที่​สมเหตุสมผล — ​มนุษย์​หรือ​เครื่องจักร​ก็ตาม — ​พิสูจน์​ความสมเหตุสมผล​ของ​ตัวเอง​จาก​ภายใน​ได้ ​ข้อโต้แย้ง​นี้​ยัง​สมมติ​ตั้งแต่แรก​ว่า​จิต​มนุษย์​ถูกจำ​ลอง​ได้ดี​ใน​ฐานะ​ระบบ​รูป​นัย​หนึ่งเดียว ​ตายตัว ​สมเหตุสมผล ​ซึ่ง​ไม่​มี​อะไร​ในที่นี้​ยืนยัน​ให้ ​การคำนวณ ​เมื่อ​สอบ​ข้อกล่าวอ้าง​นี้​จาก​ที่นั่ง​พยาน​ของ​ตัวเอง ​รับรอง​มัน​ไม่​ได้ ​แต่​ปรัชญา​ก็​ตอบกลับ​ตรงนี้​เหมือนกัน ​เพราะ​ข้อ​ตั้ง​ก่อตั้ง​ของ​เครื่องจักร​เอง​มี​รูปทรง​เดียวกัน​กับ​ความไว้ใจ​ตัวเอง​ที่​พิสูจน์​ไม่​ได้ — Church–Turing thesis ​รับรอง​อาณาเขต​ของ​ตัวเอง​ไม่​ได้​ถ้า​ไม่​อาศัย​สัญชาตญาณ​เรื่อง "​เชิงกล​ไก" ​ที่​ไม่​มี​ฟอร์มัลลิสม์​ใด​พิสูจน์ ​ไม่​ต่าง​จาก​ที่​ผู้ให้​เหตุผล​มนุษย์​รับรอง​ความสมเหตุสมผล​ของ F ​จาก​ภายใน F ​ไม่​ได้

Turing ​รู้​ว่า​ข้อ​ตั้ง​ของ​ตัวเอง​มี​ขอบ ​เพราะ​เขา​เป็น​คน​ขีด​มัน​เอง ​วิทยานิพนธ์​ปริญญาเอก​ที่ Princeton ​ปี 1939 ​ของ​เขา "Systems of Logic Based on Ordinals" ​เปิดตัว​เครื่อง​ออราเคิล (oracle machine): ​เครื่องทัว​ริง​ที่​ติด​ออราเคิล​กล่องดำ​ไว้ ​ตอบคำถาม​ที่​เครื่องทัว​ริง​ตอบ​เอง​ไม่​ได้ B. Jack Copeland ​และ Diane Proudfoot ​ตั้งชื่อ​โครงการวิจัย​ที่​งอก​จาก​ช่อง​นั้น​ใน​ภายหลัง​ว่า​ไฮเปอร์​คอมพิว​เต​ชัน (hypercomputation) ​และ Copeland ​โต้แย้ง​ว่า​โครงสร้าง​ทาง​ฟิสิกส์​ที่​แปลกประหลาด — closed timelike curve ​หรือ​การคำนวณ​แบบ infinite-proper-time ​ที่​กาลอวกาศ​แบบ Malament–Hogarth ​เปิดทาง​ให้ — ​อาจ​ทำให้​ออราเคิล​เป็นจริง​ได้​ใน​หลักการ ​ข้อ​คัดค้าน​ที่​ตรงไปตรงมา​คือ​ปัญหา​การตรวจสอบ​ยืนยัน (verification problem): ​ต่อให้​สร้าง​อุปกรณ์​แบบ​นั้น​ขึ้น​มา​ได้ ​ก็​ไม่​มี​อะไร​จาก​ภายนอก​ยืนยัน​ได้​ว่า​มัน​คำนวณ​ฟังก์ชัน​ที่ non-Turing-computable ​แท้ๆ ​ไม่​ใช่​ฟังก์ชัน​ที่ Turing-computable ​แต่​ใหญ่โตมโหฬาร ​ตรงนี้​ฟิสิกส์ ​ไม่​ใช่​ตรรกศาสตร์ ​เป็น​ผู้​ลงคะแนน​ชี้ขาด​ว่า​ข้อ​ตั้ง​นี้​ล้อม​การคำนวณ​ที่​เป็นไปได้​ทั้งหมด ​หรือ​ล้อม​แค่​การคำนวณ​เท่าที่​เอกภพ​ของ​เรา​เผอิญ​อนุญาต

Gödel ​เอง​อนุญาต​ไว้​น้อยกว่า​ที่​คน​เผยแพร่​งาน​ของ​เขา​อ้าง​มาก ​ใน​การบรรยาย Gibbs Lecture ​ปี 1951 ​เขา​วางเงื่อนไข​แบบ "​หรือ" (disjunction) ​ไว้​แล้ว​หยุด​ตรงนั้น: ​จิต​มนุษย์​ไม่​เทียบเท่า​เครื่องจักร​จำกัด​ใดๆ ​หรือไม่​ก็​มีปัญหา​ทาง​คณิตศาสตร์​ที่​ตัดสิน​ไม่​ได้​เด็ดขาด​ไม่​ว่าด้วย​วิธี​ใด — ​หรือ​ทั้งสอง​อย่าง — ​แต่​เขา​ปฏิเสธ​ที่จะ​บอก​ว่า​ข้อ​ไหน ​เขา​ยัง​เป็น​นัก​เพลโต​นิยม​ทาง​คณิตศาสตร์​ที่​เอน​ไป​ทาง​ข้อ​แรก​โดย​ไม่​เคย​ยืนยัน​ว่า​ตน​พิสูจน์​มัน​ได้ ​สิ่ง​ที่ Gödel ​พิสูจน์​คือ​ขีดจำกัด​ภายใน​ระบบ​รูป​นัย ​สิ่ง​ที่ Lucas, Penrose ​และ​วรรณกรรม​รอง​ตลอด​หนึ่ง​ศตวรรษ​ดึง​ออกมา​จาก​มัน ​คือ​ข้อสรุป​เรื่อง​จิต​ที่​ตัว​ทฤษฎีบท​เอง​ไป​ไม่​ถึง

​เชื่อมโยง

​บท​ที่ 00 ​เรียก​ปี 1936 ​ว่า​คือ​ช่วง​ที่​เครื่องจักร​หล่น​ออกมา​จาก​บทพิสูจน์​เชิง​ปรัชญา ​บท​นี้​ย้อนกลับ​ไป​ถาม​ว่า​ช่วงเวลา​นั้น​อนุญาต​อะไร​ไว้​จริงๆ ​บท​ที่ 01 ​เป็นเจ้าของ Gödel ​และ Curry–Howard ​ใน​ฐานะ​มรดก​ร่วม​ของ​ตรรกศาสตร์ ​บท​ที่ 04 ​เป็นเจ้าของ​คำถาม​ที่​ข้อโต้แย้ง​ของ Lucas–Penrose ​พยายาม​ตัดสิน​จาก​ภายนอก — ​ว่า​จิต​คือ​สิ่ง​ที่​สมอง​คำนวณ​หรือไม่ ​บท​ที่ 10 ​บีบ "​ใน​หลักการ" ​ให้​กลายเป็น​ทรัพยากร​ที่วัด​ได้ ​บท​ที่ 12 ​แสดงว่า proof assistant ​ทำ​อะไร​กับ​ความไม่​สมบูรณ์ ​เมื่อ​มัน​ถูก​มอง​เป็น​ข้อจำกัด​เชิง​วิศวกรรม​แทน​คำตัดสิน​เชิง​ปรัชญา

​คำถาม​ที่​ยัง​เปิด​อยู่

Church–Turing thesis ​พิสูจน์​เท็จ​ได้ (falsifiable) ​หรือไม่ — ​และ​ถ้า​มี hypercomputer ​ที่​ใช้งาน​ได้​จริง ​มัน​จะ​หักล้าง​ข้อ​ตั้ง​นี้ ​หรือ​แค่​ย้าย​เส้น​ขอบ​ที่​มัน​ขีด​ไว้? ​เงื่อนไข​แบบ "​หรือ" ​ของ Gödel ​ใน​ปี 1951 ​เคย​ถูก​คลี่คลาย​ไหม ​หรือยัง​เปิด​ค้าง​เหมือน​ที่​ตัว​ข้อ​ตั้ง​เอง​เปิด​ค้าง​อยู่? ​และ​ถ้า​จิต​กลายเป็น​สิ่ง​ที่ Turing-equivalent ​จริง ​นั่น​ยุติ​ข้อ​ถกเถียง​เรื่อง​หน้าที่​นิยม (functionalism) ​หรือ​ยุติ​แค่​เรื่อง​การคำนวณ​ได้ — ​คำถาม​ที่​บท​นี้​ตั้ง​ได้​แต่​ตอบ​ไม่​ได้

​อ่าน​ต่อ

บทถัดไป · 11 / 1710 · ความซับซ้อน
Size
Page
Font

The Examined Machine — Philosophy and Computing, Each Read Through the Other

❦
100 · แผนที่201 · ตรรกศาสตร์302 · อภิปรัชญา403 · ญาณวิทยา504 · ปรัชญาแห่งจิต605 · ปรัชญาภาษา706 · จริยศาสตร์807 · ปรัชญาการเมือง908 · สุนทรียศาสตร์และปรากฏการณ์วิทยา1009 · การคำนวณได้1110 · ความซับซ้อน1211 · สารสนเทศ1312 · ชนิดกับบทพิสูจน์1413 · เครื่องเรียนรู้1514 · ความไว้วางใจแบบกระจาย1615 · เอกภพเชิงคำนวณ1799 · ปิดเล่ม