¿Cuándo espera que se resuelva P vs. NP?

Probablemente nunca como se dice hoy. Para mí, solo hay 2 posibilidades más probables para la pregunta P =? NP. O P =! NP, o P = NP está probado, pero en la práctica no hay forma de encontrar los algoritmos para hacer que cada problema en NP sea un problema en P. Esto es realmente por qué algunos de nosotros pensamos que la pregunta puede estar mal planteada porque la suposición subyacente es que P =? NP es muy relevante en la práctica (por ejemplo, descifrar algoritmos basados ​​en funciones unidireccionales como el cifrado RSA), pero en realidad es muy probable que sea irrelevante en la práctica.

Por ejemplo, una prueba teórica no constructiva puede colapsar todas las clases de complejidad, pero en la práctica pueden sostenerse porque el algoritmo en P es demasiado difícil en la práctica (como en teoría también debería estar en P si P = NP) para encontrar, si no es imposible, o en última instancia, existen restricciones físicas (por ejemplo, un argumento termodinámico) a lo que realmente puede hacer, especialmente si una prueba no constructiva no proporciona los medios para producir el algoritmo en P para uno previamente conocido en NP. Por el contrario, si es poco probable como lo creo, no solo P = NP, sino que encontramos una manera de encontrar el algoritmo en P para cualquier problema que se crea en NP, entonces el impacto será enorme para todas las áreas de la ciencia y la tecnología.

En realidad, es bastante simple ver cómo una prueba para P = NP puede no implicar nada. Esto es cambiando el marco estándar de cálculo. Ha habido, por ejemplo, sugerencias que tiene P = NP. Sin embargo, las pruebas que muestran esto hacen uso de formas de cómputo no estándar que están etiquetadas con el nombre místico de ‘hipercomputación’, es decir, el uso de cierto tipo de computadoras con capacidades extraordinarias, como ser arrojado a un agujero negro y a la computadora aún funciona y le devuelve los resultados de un cálculo, o una computadora que puede calcular más rápido de lo que permite la termodinámica, y así sucesivamente. Puede pensar entonces que tales modelos ‘divertidos’ obviamente deberían estar prohibidos, sin embargo, si se acerca a P = NP desde el punto de vista puramente matemático, los matemáticos cambian sus marcos todo el tiempo (especialmente cuando buscan probar teoremas a toda costa , por ejemplo, forzar), incluso haciendo uso común de sistemas axiomáticos no constructivos / no computables (o muy sospechosos si no tiene una computadora con propiedades extraordinarias como las que acabo de describir), como Set Theory con El Axioma de Elección (un axioma que le permite elegir un elemento de un número infinito de conjuntos, algo, en la práctica, imposible) llamado ZFC.

Por lo tanto, las teorías matemáticas que requieren este tipo de poder ‘infinito’ también son no construibles / no computables y son muy comunes hasta el punto de que los matemáticos rara vez preguntan el marco en el que se ha demostrado un teorema cuando quieren reutilizarlo para algo más. Tampoco siempre está claro qué otros sistemas de axiomas matemáticos, por ejemplo, algunas formas de cálculo (análisis matemático), necesitan toda la potencia de ZFC (la mayoría de las teorías matemáticas lo hacen), por lo que en la práctica, incluso algunos teoremas que se consideran ‘ se demostró que ‘puede estar usando este tipo de’ truco ‘que en teorías construibles / computables, como las sugeridas para P = NP, uno diría inmediatamente que no deberían permitirse. Sin embargo, al final, incluso ese tipo de matemática resulta ser extremadamente útil, incluso en tareas muy constructivas como la práctica de la ingeniería y la tecnología, incluso si las teorías en sí mismas no son construibles.

Entonces, ahora puede ver el problema, si la pregunta de P = NP no siempre viene con el marco esperado en el que desea que sea cierto o no, o las condiciones para las que desea que se demuestre o refute. Y es el caso de que el marco implícito de la pregunta es el modelo de cálculo de Turing, pero parece que el marco está incompleto si no incluye el tipo de condiciones más precisas que cuantifican si la respuesta realmente puede producir los algoritmos en P para todos los problemas previos en NP, o si se puede permitir una prueba puramente no constructiva, por ejemplo, utilizando sistemas de axiomas generales, empujando la pregunta P =? NP a la irrelevancia en la práctica, ya que estaría desconectada del sentido mismo (de factibilidad) en que se hizo la pregunta.

¯ \ _ (ツ) _ / ¯

Esa es la pregunta del millón, ¿no?

No, literalmente, vale un millón de dólares si lo resuelves. En realidad es un premio.

TL; DR: La cosa es que nadie lo sabe.

P = NP podría ser una de esas cosas que nunca podrían resolverse.

Eso es lo que parece ser el consenso general.

Pero si se resolviera, sería desastroso para la sociedad moderna.

La criptografía y el cifrado modernos se basan en que P = NP no se resuelve; la criptografía RSA es el mejor ejemplo.

Si alguien descifrara P = NP, sería masivo todos nuestros datos estarían expuestos. Los gobiernos se derrumbarían. Los grandes bancos desaparecerían en unos minutos. Toda nuestra infraestructura financiera colapsaría.

Básicamente no más secretos. Y todo tendría que ser reelaborado.

El hecho de que nada de esto haya sucedido todavía es evidencia de que P = NP aún no está resuelto.

Pero tal vez alguien lo haya resuelto y no haya entregado la prueba del premio, lo cual tiene sentido, ya que podría ganar muchísimo más de $ 1 millón si resuelve P = NP.

¿Probablemente la pregunta de los 75 billones de dólares entonces? ¿Ya que hay alrededor de $ 75 trillones en el mundo?

PD Si no sabe qué es P = NP, aquí hay un breve resumen:

¿Cuáles son las ecuaciones matemáticas sin resolver más famosas?

Creo que P vs NP es, con mucho, el más difícil de los problemas del Premio del Milenio, en el sentido de que existe una creencia general de que la comunidad matemática no está cerca de haber desarrollado suficiente teoría para hacer posible una solución en el futuro cercano. El teórico de la complejidad Stephen Cook me dijo que a lo largo de los años se ha convencido de que “no tenemos absolutamente ninguna idea de cómo resolverlo”.

Entonces la respuesta es: no por un tiempo, y es difícil predecir cuándo, porque no es solo cuestión de esperar a que suficientes personas brillantes se arrojen al problema; La teoría que eventualmente se convertirá en una parte esencial de la solución probablemente inicialmente no tendrá nada que ver con la teoría de la complejidad. Podrían ser 20 años, podrían ser 50 años, podrían ser aún más largos.

La respuesta fácil es que nunca lo sabremos. Dicho esto, me gustaría enfatizar otra técnica que existe en la teoría de la complejidad computacional con respecto a los algoritmos de aproximación. Tenemos muchos teoremas que se hacen bajo el supuesto (cuando se escribe) de que P! = NP. Pero, si sus condiciones se rompen, entonces P = NP. Para cualquier c> 1, un gran ejemplo es que si existiera un algoritmo de aproximación c para el problema del vendedor ambulante (TSP), entonces P = NP. A menudo esto se escribe en términos de inaplicabilidad “como en”: no existe un algoritmo de aproximación c para TSP, a menos que P = NP.

Muchas pruebas de dureza de aproximación (si es por reducción) generalmente le muestran cómo hacer un algoritmo de aproximación que resuelva un problema NP-duro (o NP-completo) en tiempo polinómico, si existiera. Hay toneladas de resultados como este en la literatura. No me sorprendería si P vs. NP es indecidible (formalmente), pero sería bueno si algún día se resolviera.

Si simplemente conectamos esto al argumento del día del juicio final presentado por Richard Gott, [1] deberíamos tener un 95% de posibilidades de que se resuelva entre los próximos 1.15 y 1.755 años. (Hay formas diferentes, pero similares, de ejecutar los números). Puede calcular un intervalo de confianza del 50% entre los próximos 15 y 135 años.

No voy a analizar todo el argumento aquí, pero es estadísticamente sólido (aunque sujeto a mucho debate). Interesante pensar en sí mismo. [2]

Dicho esto, si tuviera que dar una estimación ingenua (muy pobre) de una fecha específica, usaría un razonamiento similar y solo lo duplicaría durante otros 45 años, para una fecha de resolución de 2061.

Notas al pie

[1] El argumento del día del juicio final: una revisión de literatura

[2] Argumento del día del juicio final

No espero que P vs NP se resuelva en ningún momento en particular. Pero siento que la probabilidad de que se resuelva en un año en particular es igual a la probabilidad de que se resuelva en cualquier otro año en particular. Con una excepción: 2015, ya que solo nos quedan unos 10 meses en el año en curso.

No preguntes por qué tengo este sentimiento. Es un sentimiento, y no puedo explicarlo.

Con solo 44 años, es un problema relativamente nuevo, ya que los problemas teóricos no resueltos van. Ha sido una fuerza impulsora en el campo de la complejidad de los algoritmos. Intentar responderlo provocó que los investigadores crearan nuevas técnicas y generaran nuevas preguntas sobre la complejidad.

Sin embargo, todo el trabajo aún tiene que resolverlo. Si tuviera que depositar dinero en él, pondría una probabilidad de 1/2 de que se resolverá en los próximos 44 años.

Para una historia ver el artículo de Michael Sipser de 1992 La historia y el estado de la pregunta P versus NP o su presentación en 2006 en Youtube “Más allá de la computación: el problema P vs NP”

No espero que se resuelva. Por un lado, no conozco a una sola persona razonable que admita que todavía está trabajando en este problema, pero en realidad no es mi campo, ¿entonces tal vez hay esas personas? La “businessificación” científica ciertamente también está destruyendo cualquier esperanza de resolver ese problema. ¿Cómo justifica una subvención para resolver un problema que la mayoría de la gente no ha podido resolver? Los investigadores elegirán temas más sencillos y menos significativos donde puedan obtener muchos documentos agradables y sin sentido de 16 páginas, citados por muchos otros documentos agradables y sin sentido de 16 páginas, e ignorarán las grandes preguntas de nuestro tiempo.

Estoy de acuerdo con la respuesta de Brian Bi, pero quiero ser un poco más específico.

La teoría de la complejidad geométrica (véase, por ejemplo, la página en uchicago.edu) ha revelado que las preguntas de límite inferior como P vs NP están estrechamente relacionadas con preguntas centenarias en geometría algebraica y teoría de la representación. Dado que la mayoría de los matemáticos en el área parecen estar de acuerdo en que estamos muy lejos de tener las herramientas para responder esas preguntas, parece igualmente o más probable que estemos muy lejos de tener las herramientas para resolver P vs NP.

(Re: respuesta de Ryan Kinnear: de los expertos que conozco * de *, y de los que conozco personalmente, muy pocos, de hecho, esencialmente solo uno o dos, realmente creen que actualmente podemos tener las herramientas para resolver P vs NP. Por supuesto, todavía es bueno mantener una mente abierta, pero a priori hay preguntas mucho más fáciles en complejidad computacional que todavía parecemos estar muy lejos de ser capaces de resolver, por lo que al menos uno debería intentar esas primero …)

Tenga en cuenta que la respuesta de Brian Bi no es el fin de todo. Muchos expertos creen que actualmente sabemos todo lo que necesitamos saber para resolver la pregunta. Es sobre todo un problema totalmente abierto, nadie lo sabe realmente. Es mejor permanecer agnóstico al respecto.

Cuando Shinichi Mochizuki proporcionará una prueba de 500 páginas que se negará a explicar y nadie puede entender y a nadie le importa entender, como sucedió en el caso de la conjetura ABC.

“Creo” que este problema nunca se resolverá.

– Una prueba de p = np tendrá aplicaciones que contradigan lo que sabemos sobre cómo está diseñado el universo.

– Una prueba de p! = Np puede producir resultados rápidos para la mayoría de los problemas que encontramos con respecto a sus complejidades (solvencias). Ese tipo de información contradice algunas de las teorías filosóficas (incluidas las religiosas) sobre la existencia. Asumiendo (probabilísticamente) que la posibilidad de una de esas teorías filosóficas es alta, la probabilidad de encontrar una solución al problema p vs np se reduce.

– Suponiendo que la prueba en sí misma debería estar en p y la salida es p! = Np. Puede haber una probabilidad de que cualquier problema de np pueda reducirse a un problema de p vs np que produzca resultados de prueba (p! = Np) y la clase de complejidad de pruebas (p) contradiga.

– Suponiendo que la prueba en sí es np, lo más probable es que no tengamos tiempo suficiente para resolverlo.

Debido a estas heurísticas, “creo” que no se resolverá.

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