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Unentscheidbarkeit und das Halteproblem — Transcript

by Prof. Markus · 6,817 words · 1,156 segments · language en · Watch on YouTube

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  1. 0:00so willkommen zurück es geht heute um
  2. 0:03zeitreisen und natürlich und touring
  3. 0:06maschinen
  4. 0:07wir werden uns beschäftigen mit dem
  5. 0:09interessanten thema der entscheid
  6. 0:12barkeit einnahme ist marcus krietsch
  7. 0:14willkommen zurück zu diesem kleinen kurs
  8. 0:17zum thema automaten und auch formale
  9. 0:19sprachen momentan mehr automaten und
  10. 0:22grundlagen der informatik in form der
  11. 0:25touring maschine beim letzten mal hatte
  12. 0:27ich ihnen bereits eine ganze menge über
  13. 0:29touring maschinen erklärt wir haben
  14. 0:30gelernt dass laut church touring these
  15. 0:34alles was berechenbar ist auch mit
  16. 0:37touring maschinen berechnet werden kann
  17. 0:39das heißt es ist eines von vielen
  18. 0:43universellen berechnungsmodellen und das
  19. 0:47gibt uns natürlich eine ganz
  20. 0:49interessante und besondere handhabe zu
  21. 0:52untersuchen was unsere computer
  22. 0:54eigentlich können die intuition die
  23. 0:59viele menschen natürlich zunächst haben
  24. 1:01ist dass unsere computer alles können
  25. 1:06mit entsprechenden aufwand und
  26. 1:08ressourcen
  27. 1:09das ist natürlich falsch wieder als
  28. 1:11informatiker wissen und in diesem video
  29. 1:14wäre ich ihnen auch konkret zeigen was
  30. 1:16zum beispiel nicht möglich ist das führt
  31. 1:19uns zum thema der sogenannten
  32. 1:23unendlichkeit das ist etwas was wieder
  33. 1:26mal mit formalen sprachen zu tun hat und
  34. 1:28ganz allgemein sich definieren lässt
  35. 1:31aber auch mit hilfe von touring
  36. 1:33maschinen festgelegt ist wir sagen eine
  37. 1:36sprache ist entscheidend
  38. 1:38manchmal sorgen wir auch berechenbar
  39. 1:39oder re kursiv wenn es eine touring
  40. 1:42maschine m gibt die ihr wort problem
  41. 1:46entscheidet also dass der sprache
  42. 1:47natürlich das heißt ist entscheider und
  43. 1:51es ist genau die sprache von herrn das
  44. 1:54ist also die voraussetzung dafür dass
  45. 1:56eine sprache entscheidbar ist es gibt
  46. 1:58einen entscheider für sie es gibt einen
  47. 2:00algorithmus der für jedes wort uns ein
  48. 2:04ergebnis liefert nach endlich vielen
  49. 2:06schritten und das ergebnis wird korrekt
  50. 2:08feststellen ob das wort nun in der
  51. 2:10sprache ist oder nicht
  52. 2:12falls es keinen solchen algorithmus gibt
  53. 2:15dann nennen wir die sprache und
  54. 2:18scheinbar weiterhin sagen wir manchmal
  55. 2:21dass eine sprache die entscheider ist
  56. 2:24das nennt man auch touring erkennbar
  57. 2:26oder re kursiv auf silber oder auch
  58. 2:30repressiv abzählbar wenn es eine touring
  59. 2:34maschine gibt die l als sprache hat auch
  60. 2:38wenn sie keinen schalter ist das sind
  61. 2:40also zwei unterschiedliche situationen
  62. 2:42das hatten wir bisher bei anderen
  63. 2:43automaten modellen so nicht ich hatte
  64. 2:45das ja schon erwähnt touring maschinen
  65. 2:47können unendlich laufen sie müssen nicht
  66. 2:50unbedingt halten und trotzdem kann ihr
  67. 2:52verhalten der in dem sinne korrekt sein
  68. 2:54dass sie unendlich nur dann laufen wenn
  69. 2:57die eingabe abgelehnt würde und wir
  70. 3:00haben ja definiert ein unendlicher lauf
  71. 3:01entspricht auch einer art des verwerters
  72. 3:03das heißt die sprache die dann
  73. 3:04beschrieben wird ist richtig
  74. 3:05allerdings wissen wir nicht nach endlich
  75. 3:08vielen schritten ob das wort nun
  76. 3:09abgelehnt wird oder nicht weil wenn die
  77. 3:11tormaschine eben noch läuft wissen wir
  78. 3:13nicht braucht sie einfach noch ein
  79. 3:14bisschen oder ist sie gerade dabei
  80. 3:16unendlich lange zusammen das heißt wir
  81. 3:19haben diese situation semi entscheid
  82. 3:20barkeit und entscheid barkeit als den
  83. 3:23besonders wünschenswerten fall in dem
  84. 3:25die touring maschine garantiert ein held
  85. 3:27bei anderen automaten mussten wir diese
  86. 3:29beiden fälle nicht unterscheiden da war
  87. 3:31das 1 man konnte sicherstellen dass du
  88. 3:33selbst die keller automaten immer halten
  89. 3:35okay das also ist entscheid barkeit
  90. 3:39unentschuldbar kite semi entscheid
  91. 3:41barkeit schon an dieser definition sehen
  92. 3:43wir dass entscheid bau und
  93. 3:46unentschuldbar gegensätze sind das aber
  94. 3:49semi entscheid bei einer art von
  95. 3:54zusicherungen ist die also sicherstellt
  96. 3:59dass es überhaupt eine tui maschine gibt
  97. 4:00das ist eine positive eigenschaft wenn
  98. 4:03etwas semi entscheidbar ist es ist keine
  99. 4:05negative eigenschaft also insbesondere
  100. 4:07sind alle entscheid barren sprachen auch
  101. 4:09semi entscheidbar wir sind eben nur
  102. 4:12zusätzlich entscheidbar oft ist es so im
  103. 4:15praktischen sprachgebrauch dass menschen
  104. 4:18dann von semih entscheid barkeit
  105. 4:19sprechen
  106. 4:20also speziell menschen aus der
  107. 4:22informatik natürlich die wenn sie meinen
  108. 4:26dass eine sprache nicht mehr
  109. 4:27entschuldbar ist nur noch semi entscheid
  110. 4:29war das ist aber nicht ganz korrekt ja
  111. 4:31also semi entscheidbar ist eigentlich
  112. 4:33eine obere schranke es sagt uns die
  113. 4:35touring maschine reicht um diese sprache
  114. 4:37zu beschreiben sie reicht dafür aus auch
  115. 4:39wenn es vielleicht nicht immer mit dem
  116. 4:41endlichen halten klappt ok dazu noch ein
  117. 4:47beispiel wir hatten schon ein paar
  118. 4:49sachen erwähnt in diesem kurs die mit
  119. 4:51entscheid barkeit zu tun hatten nämlich
  120. 4:53zum beispiel dass die äquivalenz zweier
  121. 4:56kontext freier grammatiken
  122. 4:57unentschuldbar ist das heißt es gibt für
  123. 4:59die keine touring maschine und wir
  124. 5:03könnten das jetzt ein bisschen formaler
  125. 5:05machen
  126. 5:05als ich damals machen konnte ich könnte
  127. 5:08sagen wir codieren zunächst erstmal in
  128. 5:11irgendeiner weise die grammatik das geht
  129. 5:13sicherlich also man kann eine grammatik
  130. 5:15in einer datei speichern und das ist
  131. 5:17dann automatisch auch schon eine binäre
  132. 5:18kotierung das heißt wir nehmen
  133. 5:20irgendeine codierung der regeln einer
  134. 5:21grammatik in g das schreibe ich als ngn
  135. 5:26kodierung und formal bedeutet die
  136. 5:30unscheinbarkeit jetzt dass eine sprache
  137. 5:32die ich aus wörtern bildet die eine
  138. 5:36codierung von einer ersten grammatik hat
  139. 5:38und dann einen trennzeichen und danach
  140. 5:41eine codierung der zweiten grammatik und
  141. 5:45wobei die sprache die wörter nur dann
  142. 5:47enthält wenn die sprachen die die beiden
  143. 5:49grammatiken beschreibungen beschreiben
  144. 5:53borderlands sind also gleich sind oder
  145. 5:56eins von beiden keine grammatik
  146. 5:58darstellt keine kontext freiheit
  147. 6:01grammatik dass diese sprache
  148. 6:04unentschuldbar also so kommt man von so
  149. 6:08einem berechnungs problem was sagt wir
  150. 6:11wollen die äquivalenz entscheidend zu
  151. 6:12einem problem was mit einer bestimmten
  152. 6:15sprache zu tun hat ja also das scheint
  153. 6:17vielleicht erst eine einschränkung zu
  154. 6:18sein ist aber in der wirklichkeit
  155. 6:21eigentlich keine einschränkung wir
  156. 6:22können alle möglichen probleme als
  157. 6:24sprache auffassen und in dem fall habe
  158. 6:27ich eben die hier zwei verschiedene
  159. 6:30bedingungen eingefügt
  160. 6:32für diese sprache weil dieses problem
  161. 6:35sich speziell auf die äquivalenz kontext
  162. 6:37freier grammatiken bezieht also das
  163. 6:41heißt die fälle in denen eine der
  164. 6:43grammatiken keine kontext freier ist da
  165. 6:45können wir getrost akzeptieren da das
  166. 6:48ist auch leicht zu erkennen das kann der
  167. 6:49touring maschine entscheiden ob eine
  168. 6:50kommen grammatik kontext frei ist aber
  169. 6:52falls beide kontext frei sind und ihre
  170. 6:56sprachen gleich sind dann wird es
  171. 6:58schwierig oder wenn sie nicht gleich
  172. 6:59sind ja wir wissen es nicht es lässt
  173. 7:01sich eben nicht herausfinden okay das
  174. 7:03also ein erstes beispiel für eine
  175. 7:05unentschuldbare sprache die wir schon
  176. 7:07kennen gelernt haben auch wenn wir da
  177. 7:10natürlich auch noch nicht gezeigt hat
  178. 7:11und warum die unentscheiden ist das
  179. 7:13wollen wir heute zum ersten mal mit
  180. 7:15einem konkreten problem anschauen
  181. 7:19natürlich ist das alles hoffentlich
  182. 7:22nicht allzu überraschend für sie also
  183. 7:23wenn ich jetzt sage es gibt dinge die
  184. 7:25man mit hohem maschinen nicht berechnen
  185. 7:27kann es gibt sprachen die man mit tui
  186. 7:28maschine nicht beschreiben kann dann ist
  187. 7:30das natürlich irgendwo ein alter hut für
  188. 7:32sie erinnern sich wir hatten schon mal
  189. 7:34herr georg cantor hier zu gast und wir
  190. 7:36wissen dass es natürlich viel zu viele
  191. 7:38sprachen gibt um sie mit irgendeinem
  192. 7:41endlichen formalismus alle beschreiben
  193. 7:43zu können und die touring maschinen sind
  194. 7:44natürlich auch eine art endlicher
  195. 7:46darstellung also wenn ich irgend eine
  196. 7:47sprache darstellen kann mit natur
  197. 7:49maschine dann korrespondiert diese
  198. 7:52tormaschine ja irgendwie zu einer
  199. 7:53endlichen menge anzeichen auf dem papier
  200. 7:56meinetwegen die ich benötige um die
  201. 7:57tormaschine zu beschreiben und es gibt
  202. 8:00nur eine beschränkte menge von solchen
  203. 8:03darstellungen von touring maschinen
  204. 8:05nämlich absehbar viele da jede dieser
  205. 8:08touring maschinen endlich ist gibt es
  206. 8:09absehbar viele ländliche es gibt auch
  207. 8:11absehbar viele algorithmen für die
  208. 8:13computerprogramme in irgendeiner sprache
  209. 8:15das hatten wir schon gesprochen
  210. 8:16es gibt aber wie sie wissen überhaupt
  211. 8:19sehr viele sprachen also sind die
  212. 8:21allermeisten sprachen und scheinbar weil
  213. 8:23wir einfach viel zu viele sprachen haben
  214. 8:25und viel zu wenig software
  215. 8:27das ist insofern keine überraschung
  216. 8:29damit bekommt man aber kein konkretes
  217. 8:31beispiel für so eine sprache und das was
  218. 8:33ihnen gerade genannt hatte ist zwar
  219. 8:35konkret aber das kommt bisher erst mal
  220. 8:38aus dem nichts da hab ich nichts darüber
  221. 8:39gesagt warum das eigentlich entscheiden
  222. 8:41wie kommt man also eigentlich zu einem
  223. 8:45unentschuldbaren problem wie sieht man
  224. 8:47so was wie kann man ein konkretes
  225. 8:49berechnungs probleme als ein entscheid
  226. 8:51borken und das wollen wir heute machen
  227. 8:53sie werden sehen das ist relativ
  228. 8:54einfache eigentlich das gehört gar nicht
  229. 8:56so viel dazu um dann anfangen zu finden
  230. 8:58und das problem für dass wir das machen
  231. 9:01wollen ist auch eines der berühmtesten
  232. 9:04probleme der informatik nämlich das alte
  233. 9:08problem
  234. 9:09das halte problem besteht in der
  235. 9:11folgenden frage wir geben eine touring
  236. 9:13maschinen und ein wort wie wird er für
  237. 9:18die eingabe w jemals anhalt wir wissen
  238. 9:22dass das nicht immer so ist die
  239. 9:24maschinen können unendlich lange laufen
  240. 9:26und ich hatte auch schon angedeutet dass
  241. 9:29das eine sehr komplizierte sache wenn
  242. 9:30sich fünf zustände genügen um touring
  243. 9:33maschinen zu definieren von denen kein
  244. 9:37mensch weiß ob sie jemals anhalten oder
  245. 9:40zumindest keiner sicher weiß ob sie
  246. 9:42jemals anhalten wir vermuten weil sie
  247. 9:43halt nicht denn wir haben sich schon für
  248. 9:44sehr viele schritte simuliert aber wer
  249. 9:48weiß schon was genau dahinter steht ok
  250. 9:50also das alte problem eine wichtige
  251. 9:53frage in der form wie es hier steht
  252. 9:55natürlich eine theoretische frage über
  253. 9:57touring maschinen und wörter usw aber
  254. 9:59letztlich auch eine praktische frage
  255. 10:01also sie könnten das ja auch für
  256. 10:03beliebige software fragen ja sie haben
  257. 10:04ein programm geschrieben sie wollen
  258. 10:06wissen ob das jemals anhält oder ob das
  259. 10:09eine endlosschleife kommt das wäre ja
  260. 10:10vielleicht ganz praktisch wenn ihre idee
  261. 10:12dass ihnen mitteilen könnte wenn es dann
  262. 10:15mögliches problem gebe dass es in
  263. 10:18manchen fällen eine endlosschleife geben
  264. 10:19könnt ihr zum beispiel gut geht nicht
  265. 10:23werden wir sehen
  266. 10:24um das wirklich zu sehen müssen wir
  267. 10:28vielleicht noch ein bisschen mehr ins
  268. 10:29detail gehen denn so wie ich das hier
  269. 10:30schreibe ist das schon wieder zwar ein
  270. 10:32problem aber keine sprach essen was ist
  271. 10:34ja eigentlich sprache ja die wir als
  272. 10:36unentschuldbar erkennen wollen das
  273. 10:37müsste ich mal noch erklären und um das
  274. 10:40erklären zu können müssen wir die
  275. 10:43maschinen als eingaben verwenden das
  276. 10:45problem besteht ja darin dass man eine
  277. 10:47tui maschine gegeben kriegt und dann
  278. 10:48über diese tormaschine eine
  279. 10:50bestimmte aussage machen soll das heißt
  280. 10:52die tormaschine ist die eingabe und dazu
  281. 10:56müssen wir sie irgendwie kotieren ja wir
  282. 10:58hatten sie bisher ja als sex trubel von
  283. 11:00irgendwelchen mathematischen
  284. 11:02sonderzeichen aufgeschrieben das ist
  285. 11:03natürlich jetzt darf man noch keine
  286. 11:05direkte codierung die man an eine andere
  287. 11:07touring maschine weiter geben könnte
  288. 11:11wieso auch bei touring maschinen kommt
  289. 11:14es auf das detail hier überhaupt nicht
  290. 11:16an
  291. 11:16also es genügt irgendeine codierung zu
  292. 11:19haben die vernünftig ist ja die mich
  293. 11:24völlig seltsam ist die man mit einer
  294. 11:27tormaschine auswerten kann effektiv ja
  295. 11:30die nicht schon so kompliziert ist dass
  296. 11:31man sie nicht mit einem computerprogramm
  297. 11:34dekodieren kann in einem gewissen sinne
  298. 11:37okay was könnten wir zum beispiel nehmen
  299. 11:39hier sind grauer kasten
  300. 11:40er beschreibt die details ich möchte sie
  301. 11:41gar nicht so sehr durch gehen hier
  302. 11:43ich denke sie können sich das vorstellen
  303. 11:45druckmaschinen kann man ja codieren hier
  304. 11:47würden wir konkreten alphabet verwenden
  305. 11:50aus 0 1 und raute und wir könnten zum
  306. 11:53beispiel sagen die zustände sind einfach
  307. 11:55durchnummeriert und wir codieren sie als
  308. 11:57eine folge von der codierten zahlen mit
  309. 12:000 1
  310. 12:02wir können auch für die verschiedenen
  311. 12:04bewegungsrichtungen binder codierungen
  312. 12:06angeben und dann das herzstück der
  313. 12:08touring maschinen sind ja letztlich
  314. 12:09diese übergänge also dass für bestimmte
  315. 12:11eingaben gibt es bestimmte folgen also
  316. 12:15jeweils dieses triple hier
  317. 12:17und damit haben wir letztlich für jeden
  318. 12:20solchen übergang fünfte stimmungs stücke
  319. 12:22zwei zustände zwei symbole eine richtung
  320. 12:25die können wir einfach hintereinander
  321. 12:26aufschreiben und das ist ein teilgebiet
  322. 12:28der kontierung und das können sie mit
  323. 12:30allen existierenden allen definierten
  324. 12:32übergängen machen dann haben sie die
  325. 12:33übergangs funktion die ja endlich ist
  326. 12:35ansich codiert das müssen sie jetzt
  327. 12:40irgendwie hintereinander hängen
  328. 12:41vielleicht durch doppelte trennzeichen
  329. 12:42damit sie wissen wo ein bestimmter teil
  330. 12:45also die zu stellen zum beispiel enden
  331. 12:47und wo das codierte 1 gab s symbol
  332. 12:51eingabe alphabet beginnt aber auch das
  333. 12:56ist nicht schwierig also so was in
  334. 12:57dieser art könnten sie machen und ich
  335. 13:00werde solche kurz schreibweisen wie eng
  336. 13:01von m
  337. 13:02und auch eng von einem bestimmten wort
  338. 13:04von einem bestimmten alphabet in den
  339. 13:08nächsten ferien verwenden einfach
  340. 13:09annehmen dass wir irgendwie definiert
  341. 13:12haben wie man diskutiert ok ok touring
  342. 13:17maschinen lassen sich codieren und jetzt
  343. 13:19kommen wir dazu dass wir das alte
  344. 13:22problem formal definieren können das
  345. 13:28lässt sich so erreichen wir hier in
  346. 13:30diesem kiss in dieser kiste die das alte
  347. 13:34problem ist das wort problem für die
  348. 13:36sprache die sie hier sehen die sprache
  349. 13:38besteht aus wörtern der form codierung
  350. 13:40von m trennzeichen trennzeichen
  351. 13:42codierung eines wortes wobei die touren
  352. 13:47maschine codiert wird halten soll wenn
  353. 13:49das wort was hier codiert wird er als
  354. 13:52eingabe vorliegt also wir wollen nur
  355. 13:55diese wörter bei denen das erfüllt ist
  356. 13:57und das ist also eine art wie man dieses
  357. 13:59problem als sprache ausdrücken kann
  358. 14:00wenn wir in algorithmus haben der für
  359. 14:03solche codierten wörter die richtigen
  360. 14:06entscheidungen treffen kann dann haben
  361. 14:08wir das problem gelöst
  362. 14:09wir müssen ja nur ne entsprechende also
  363. 14:12wenn wir uns eine bestimmte maschine
  364. 14:14interessieren wir sind wir nur diese
  365. 14:16maschine codieren und das wird und dann
  366. 14:17den einfach etwas mit dieser eingabe
  367. 14:20befragen und dann wissen wir was die
  368. 14:21antwort wäre okay gut also so haben wir
  369. 14:24das alte problem als sprache definiert
  370. 14:27wichtiger kleiner subtiler punkt hier an
  371. 14:31der stelle ist vielleicht das natürlich
  372. 14:33nicht alle wörter die man über 0 1 und
  373. 14:35raute bilden kann
  374. 14:36überhaupt so eine codierung einer
  375. 14:39maschine und eines wortes darstellen ja
  376. 14:41also bei wörtern müssen wir vielleicht
  377. 14:43noch relativ flexibel aber bei maschinen
  378. 14:46ist natürlich das format schon wichtig
  379. 14:49und es gibt viele möglichkeiten wie man
  380. 14:51hier überhaupt keine maschine kopieren
  381. 14:54kann
  382. 14:54und es gibt also dann eine fehlerhafte
  383. 14:57codierung was definiert unsere angabe
  384. 15:00hier für diesen fall ja ja ja die an die
  385. 15:03die menge die wir hier aufgeschrieben
  386. 15:05haben sagt ja es ist die menge aller
  387. 15:07wörter die diese form haben für boeing
  388. 15:10maschine und wort mit diesen
  389. 15:11eigenschaften
  390. 15:12das heißt die sprache enthält nur
  391. 15:14korrekt codierte
  392. 15:15strings das bedeutet was wir hier
  393. 15:20indirekt auch mit definiert haben ist
  394. 15:23dass alle fehlerhaften codierungen
  395. 15:25abgelehnt werden und das ist typisch
  396. 15:27wenn man ein entscheidungs problem
  397. 15:29definieren will dass man sagt ja
  398. 15:31akzeptanz eines wortes in der sprache
  399. 15:34bedeutet die frage die ich gestellt habe
  400. 15:36wird mit ja beantwortet ablehnung
  401. 15:38bedeutet entweder die frage die ich
  402. 15:41gestellt habe wird mit nein beantwortet
  403. 15:43oder die eingabe die ich hier kopiert
  404. 15:45habe die ich ag diskutiert überhaupt
  405. 15:47keine frage
  406. 15:48das geht natürlich meistens auch nur die
  407. 15:51frage ob die codierung stimmt lässt sich
  408. 15:54in der regel sehr einfach entscheiden
  409. 15:55das heißt darin besteht keine
  410. 15:57schwierigkeit und diese fälle können wir
  411. 15:59immer erkennen es ist also keine
  412. 16:01praktische problematik irgendwie aber
  413. 16:03das nur zur erklärung dass das natürlich
  414. 16:05immer mit drin steckt wenn ich das in
  415. 16:07der sprache formulieren dass ich nicht
  416. 16:09nur korrekte codierungen habe okay
  417. 16:12das also ist das formale alte problem
  418. 16:14und jetzt möchten wir zeigen dass dieses
  419. 16:16problem unentschuldbar ist und das soll
  420. 16:21passieren mit hilfe eines widerspruch
  421. 16:25des beweises an der stelle kommen wir zu
  422. 16:29dem punkt den ich eingangs angesprochen
  423. 16:31habe wir wollen das mit zeitreisen lösen
  424. 16:34wie konkret meine ich das und zwar ist
  425. 16:40die unmöglichkeit der existenz der einer
  426. 16:44matten touring maschine die das heil
  427. 16:46problem löst eigentlich ziemlich analog
  428. 16:48zu der unmöglichkeit der existenz
  429. 16:50bestimmter zeitreise maschinen ja sie
  430. 16:54könnten
  431. 16:55und im prinzip könnten sie es auch genau
  432. 16:57mit einem ähnlichen argument widerlegen
  433. 16:59angenommen ich hätte eine zeitmaschine
  434. 17:02sie erlaubt mir in die zukunft zu
  435. 17:05schauen ganz ähnlich wie eine
  436. 17:08tormaschine dieses problem löst sie
  437. 17:09schaut in die zukunft geschaut ob die
  438. 17:10touring maschine jemals hält für die
  439. 17:13eingabe hat
  440. 17:14ich habe also eine zeitmaschine ich
  441. 17:16keine zukunft schauen und nehmen wir an
  442. 17:19wir sind jetzt gemeinsam mit dem raum
  443. 17:21wie es vielleicht in einer normalen
  444. 17:22vorlesung unter normalen bedingungen
  445. 17:23wären dann könnte ich in die zukunft
  446. 17:26schauen sagen wir fünf minuten und
  447. 17:28herausfinden ob jemand den raum verlässt
  448. 17:31oder nicht den raum verlässt kann ich
  449. 17:33ihnen sagen ja ich weiß wer den raum
  450. 17:36verlassen wird in fünf minuten überlegen
  451. 17:37sie sich ob sie rausgehen jetzt oder
  452. 17:39nicht und ich verhalte mich dann auch
  453. 17:45entsprechend nämlich indem ich sage
  454. 17:47nennen sie mir einfach irgendeine person
  455. 17:49hier im raum und ich weiß ja ob diese
  456. 17:51person den raum verlassen wird und ich
  457. 17:53verhalte mich dann genau entgegengesetzt
  458. 17:56wenn die personen den raum verlässt
  459. 17:58setze ich mich hin und warte wenn die
  460. 18:01person den raum nicht verlassen wird in
  461. 18:02fünf minuten doch da ist dann gehe ich
  462. 18:04gleich raus jetzt agieren
  463. 18:06das ist eine zeitmaschine und ganz tolle
  464. 18:10sache kann leute beeindrucken mit dem
  465. 18:13kleinen trick dass ich schon weiß wie
  466. 18:14sie sich entschieden haben oder wie sich
  467. 18:15entscheiden werden das funktioniert so
  468. 18:18lange gut bis jemand der anwesen sind
  469. 18:21auf die idee kommen zu sagen ja während
  470. 18:24wird doch mal sich selbst als person aus
  471. 18:26schauen sie mal was sie selbst in der
  472. 18:28zukunft machen und dann verhalten sie
  473. 18:30sich entsprechend
  474. 18:31dann mache ich das sehe ich ja ich bin
  475. 18:34selbst aus dem raum rausgegangen also
  476. 18:36setzte ich mich hin und bleibe in dem
  477. 18:37raum
  478. 18:38aber dann gehe ich ja gar nicht aus oder
  479. 18:41ich bin noch im raum also gehe ich
  480. 18:43sofort raus was auch nicht funktioniert
  481. 18:46ja es ist also ein paradoxon
  482. 18:48und sie sehen also damit könnte man
  483. 18:51argumentieren dass eine solche
  484. 18:53zeitmaschine unmöglich ist in science
  485. 18:56fiction narrativen wird es dann zum teil
  486. 18:59auch anders gelöst irgendwelche
  487. 19:01widrigkeiten hinter nicht daran den raum
  488. 19:03zu verlassen obwohl ich wollte das geht
  489. 19:06aber der mathematik nicht so einfach
  490. 19:07wenn dort etwas paradox ist dann bleibt
  491. 19:09auch paradox und im prinzip wollen wir
  492. 19:11die genau gleiche idee auch touring
  493. 19:15maschinen anwenden das heißt also wird
  494. 19:16betrachten jetzt unsere alte problem
  495. 19:19maschine als die hypothetische
  496. 19:21zeitmaschine die die zukunft kennt und
  497. 19:23wir programmieren einer touring maschine
  498. 19:25die dann sich entsprechend vor
  499. 19:27dann zeigen dass das nicht sein kann
  500. 19:29okay das ist der beweis plan
  501. 19:32zeitreisen mit den maschinen und jetzt
  502. 19:34mache ich noch einmal formal und ich
  503. 19:36hoffe dann haben sie das auch gut
  504. 19:38verstanden wie das funktioniert also
  505. 19:40widerspruchs beweis angenommen es gäbe
  506. 19:42eine zeitmaschine
  507. 19:45es gebe eine deterministische touring
  508. 19:48maschine die das alte problem
  509. 19:50entscheidet ich nenne die harvey halte
  510. 19:52problem das heißt herr heldt immer es
  511. 19:56ist ein entscheider und akzeptiert
  512. 19:58eingaben von dieser codierten formen wie
  513. 20:01wir sie gerade gesehen haben codierung
  514. 20:03einer maschine codierung eines wortes
  515. 20:05genau dann wenn die maschine auf diese
  516. 20:08eingabe wird anhält so ich nehme an ich
  517. 20:12habe sowas dann kann ich diese touring
  518. 20:16maschine dieses programm verwenden in
  519. 20:21beliebigen anderen toni maschinen ja
  520. 20:23auch als zu proteine ich kann noch ein
  521. 20:25bisschen ton programmieren und wir
  522. 20:28machen das jetzt und entwickeln eine
  523. 20:31neue deterministische turi maschine die
  524. 20:34die nenne ich die für die agonie sierung
  525. 20:39war das was wir machen im prinzip ein
  526. 20:41katholisches fast kann tisches diagonal
  527. 20:44ii sierung argument wird okay tut aber
  528. 20:48nichts zur sache wir nennen sie einfach
  529. 20:49die was soll sie tun diese touring
  530. 20:52maschinen ja zunächst einmal wenn sie
  531. 20:54eine eingabe wie erhält dann schreibt
  532. 20:58sie diese zunächst in folgende form und
  533. 21:01wie trennzeichen trennzeichen kotierung
  534. 21:04des wortes wir können jedes wort
  535. 21:08codieren und das wird sich auch
  536. 21:09berechnen lassen also das geht irgendwie
  537. 21:11ihr eine tormaschine die codierung
  538. 21:13nachvollzieht mit einer sinnvollen
  539. 21:14codierung mit einer vernünftigen
  540. 21:15kotierung klappt das zweiter schritt
  541. 21:18die führt die magische heide problems
  542. 21:23touring maschine auf dieser eingabe aus
  543. 21:25wir haben das jetzt auf dem band jetzt
  544. 21:26lassen wir dieses zubrot ihnen laufen
  545. 21:28und fahren mal was sie tut das können
  546. 21:32wir zum beispiel dadurch erreichen dass
  547. 21:33wir einfach die zustände dieser halte
  548. 21:36problems touring maschine einfach in
  549. 21:37unseren zustands graf einfügen und die
  550. 21:40übergänge alle so bearbeiten dass diese
  551. 21:42alte maschinen der machen würde und
  552. 21:45dabei das ganze worte abarbeiten
  553. 21:47bis die maschine hält da landet sie in
  554. 21:51irgendwelchen and zuständen und dort
  555. 21:53können wir da wird die kontrolle
  556. 21:54übernehmen wollte in unseren garten von
  557. 21:57d weiter gehen und so funktioniert also
  558. 22:00auch konkret mit dieser zucchini die ok
  559. 22:02wir führen also auf dieser eingabe aus
  560. 22:05und tun jetzt das folgende wenn h die
  561. 22:09eingabe nicht akzeptiert also falls
  562. 22:11zurück liefert dann hält die
  563. 22:15unverzüglich und akzeptiert andernfalls
  564. 22:20wenn h die eingabe akzeptiert dann geht
  565. 22:23die in eine endlosschleife und hält
  566. 22:26nicht das lässt sich auch leicht
  567. 22:28realisieren sie wechseln in einen
  568. 22:30zustand aus dem es kein entkommen gibt
  569. 22:32und in dem man immer weiter irgendetwas
  570. 22:34tut es muss nicht mal was produktiv ist
  571. 22:37sein sie müssen nicht viele dinge
  572. 22:38schreiben es reicht wenn sie einfach nur
  573. 22:40immer weiter über geld ausführen okay
  574. 22:44gut und das ist jetzt das entspricht
  575. 22:47jetzt den beiden aktivitäten ja also
  576. 22:49wenn wenn ich sehe dass jemand den raum
  577. 22:52verlässt dann bleibe ich im raum wenn
  578. 22:55ich sehe dass jemand die ausgewählte
  579. 22:57personen den raum nicht verlässt dann
  580. 23:00verlasse ich den raum
  581. 23:02das sind die gegensätzlichen handlungen
  582. 23:04wie bei der zeitreise
  583. 23:06die idee ist also ganz einfach die so
  584. 23:10wie es hier definiert habe hält und
  585. 23:12akzeptiert eine touring maschinen
  586. 23:13codierung codierung von m
  587. 23:17genau dann wenn m auch der eingabe die
  588. 23:23die form hat eng kotierung von m nicht
  589. 23:26hält ok
  590. 23:30verwirrend vielleicht ja hier hatten wir
  591. 23:33ja noch gar nicht davon gesprochen dass
  592. 23:35wie eine codierung einer tormaschine ist
  593. 23:37aber natürlich wenn wir diese art von
  594. 23:39kunden um codierung hier durchführen
  595. 23:41dann bedeutet das haar diese alte
  596. 23:45maschine macht nur dann etwas
  597. 23:47interessantes und sinnvoll dass wenn wir
  598. 23:48selbst eine tormaschine codiert das
  599. 23:53geben wie dieser touring maschine als
  600. 23:55eingabe naja wir schreiben hier die
  601. 23:58codierung von w
  602. 23:59die wird ja wieder decodiert von h und
  603. 24:03wer selbst wird dann die der input für
  604. 24:06diese tolle maschine auf dem wir prüfen
  605. 24:08ob die tormaschine und held oder nicht
  606. 24:10das heißt dass eingabe wort hat wirklich
  607. 24:12wörtlich die form von vieh von empathie
  608. 24:16und daher kommt dieser diese diese
  609. 24:21situation hier also die tor maschine
  610. 24:25hält auf ihrer eigenen codierung oder
  611. 24:28eben nicht
  612. 24:29und die wird genau das gegenteil tun
  613. 24:31okay das ist die konstruktion von d und
  614. 24:35dieser teil der konstruktion ist nicht
  615. 24:38besonders schwierig wenn man denn dieses
  616. 24:41jahr hat dieses mysteriöse was wir hier
  617. 24:43annehmen und zum widerspruch führen wird
  618. 24:45alles andere ist offensichtlich oder
  619. 24:47relativ leicht zu argumentieren dass es
  620. 24:49machbar ist nur das haar muss man dazu
  621. 24:51vorher habe ok also hier nochmal die
  622. 24:55zusammenfassung das gleiche stand gerade
  623. 24:57schon mal unten
  624. 24:58er tut das gegenteil wm auf seiner
  625. 25:02eigenen codierung tun wird für solche in
  626. 25:05sozial für in puts die eine
  627. 25:07continental-maschine wir schreiben für
  628. 25:10andere inputs ist verhalten völlig egal
  629. 25:11das brauchen wir für den beweis gar
  630. 25:13nicht betracht ok so das ist jetzt
  631. 25:17soweit passiert das experiment mit der
  632. 25:19zeitreise ist vorbereitet und jetzt
  633. 25:21kommt jemand und sagt verhalten sie sich
  634. 25:25doch mal so wie sie selbst sich in fünf
  635. 25:28minuten nicht verhalten werden und das
  636. 25:31entspricht genau der idee dass wir nun
  637. 25:34diese maschine die für die eingabe
  638. 25:40von den ausführen die maschine die wir
  639. 25:44sie gerade konstruiert haben unter der
  640. 25:46annahme dass es so eine maschine hergibt
  641. 25:48ist ja was sehr konkret ist das ist ja
  642. 25:50nicht nur eine irgendwie abstrakte oder
  643. 25:52als template definierte maschine so und
  644. 25:54das ist wirklich eine spezifische
  645. 25:56touring maschine die man sodann
  646. 25:57konstruieren könnte und die kann man
  647. 25:59natürlich auch codieren also das ist ein
  648. 26:02endliches gebildete und die hat
  649. 26:04irgendwie so eine darstellung als
  650. 26:05codierung von dir wenn das also als
  651. 26:10eingabe jeden wird was passiert naja
  652. 26:13falls die für die eingabe kotierung von
  653. 26:17der held dann akzeptiert hat
  654. 26:19die eingabe codierung von die codierung
  655. 26:22der kotierung von den ball ja
  656. 26:25entscheidet ob sie hält ja also wenn sie
  657. 26:27hält dann wird das auch akzeptieren und
  658. 26:29voraussagen dass sie hält doch wenn hat
  659. 26:32das akzeptiert dann haben wir ja die so
  660. 26:34definiert dass es nicht halten wird dann
  661. 26:37gehen wir ja in die endlosschleife das
  662. 26:39machen wir nach der soap routine
  663. 26:40das heißt das kann gar nicht passieren
  664. 26:43ja das würde ein widerspruch erzeugt
  665. 26:45dann hätte er falsch entschieden
  666. 26:47übrigens solche doppelten escaping
  667. 26:52ausdrücke kennen sie sicherlich auch vom
  668. 26:55programmieren
  669. 26:56zumindest wenn sie mal versucht mein
  670. 26:57bestes zu programmieren oder irgendwas
  671. 26:59ähnliches dann ist ihnen das nur allzu
  672. 27:02häufig dass man manchmal solche
  673. 27:04geschafft hätten escapes benötigt ja ich
  674. 27:09hoffe aber wenn sie darüber nachdenken
  675. 27:10ich hab's ja gerade schon mal erklärt
  676. 27:12dann wird ihnen klar dass wir das so
  677. 27:14braun
  678. 27:15okay das heißt also der fall dass die
  679. 27:19auf seine eigenen codierung hält ist
  680. 27:21schon mal ausgeschlossen
  681. 27:22denn in diesem fall müsste hat sich
  682. 27:25bezüglich die ok schauen wir mal den
  683. 27:28anderen fall an falls die auf der
  684. 27:30eingabe nicht hält dann sagt ha das
  685. 27:34korrekt voraus das heißt h wird die
  686. 27:36eingabe die wir ihm geben nicht
  687. 27:38akzeptieren doch dann reagiert ja de
  688. 27:43genau umgekehrt die wir zu verhalten
  689. 27:45weil die soutine fonds zurück geliefert
  690. 27:48hat und auch dann hat er
  691. 27:50so hat die entscheidung nicht korrekt
  692. 27:52vorhergesagt widerspruch ja also
  693. 27:57offensichtlich in keiner bekam der
  694. 27:59beiden möglichen fälle ist das was wir
  695. 28:02hier als konsequenz finden irgendwie
  696. 28:05konsistent und und in sich schlüssig das
  697. 28:09heißt es kann irgendetwas mit unseren
  698. 28:11annahmen nicht gestimmt haben und das
  699. 28:13ist natürlich in dem fall höchstens das
  700. 28:15ist keine solche maschine hergibt
  701. 28:17wir könnten auch ein bisschen anders
  702. 28:19sagen wir könnten sagen dann nicht dass
  703. 28:21es keine zeitmaschine gibt sondern dass
  704. 28:23zeitmaschine nicht das verhalten von
  705. 28:24zeitreisen denn vorhersagen können ja
  706. 28:28also das wäre vielleicht eine andere
  707. 28:30möglichkeit das problem zu lösen und zu
  708. 28:32sagen ja bereits gibt es so ein haar
  709. 28:35aber für die funktioniert das nicht
  710. 28:37das funktioniert dann nicht für alle
  711. 28:38touring maschinen nur für manche für
  712. 28:41einfacher für richtig
  713. 28:42und tatsächlich kann man sich auch in
  714. 28:46diese richtung interessante dinge
  715. 28:48vorstellen auch mathematisch
  716. 28:50interessante dinge vorstellen man kann
  717. 28:51zum beispiel sagen ja nehmen wir mal an
  718. 28:53wir haben durch maschinen die das alte
  719. 28:55problem von anderen touring maschinen
  720. 28:56entscheiden können das sind sozusagen
  721. 28:57die zeit reisen denn dann können sie
  722. 29:01zwar nicht das eigene falle probleme
  723. 29:02entscheidend aber vielleicht können sie
  724. 29:04dann trotzdem noch andere dinge machen
  725. 29:06solche überlegungen sind natürlich sehr
  726. 29:09hypothetisch und theoretisch da wir in
  727. 29:11der praxis keine computer keine normalen
  728. 29:14touring maschinen haben die das lösen
  729. 29:15können und das ist genau das was dieser
  730. 29:17beweis sei also man kann in verschiedene
  731. 29:20richtungen hier weitergehen aber für uns
  732. 29:23hier sieht man man kommt zu einem
  733. 29:27widerspruch wenn man annimmt dass eine
  734. 29:28normale touring maschine
  735. 29:30das halte problem für normale touring
  736. 29:33maschinen innerlich lösen könnte okay
  737. 29:36gut
  738. 29:38damit endet der beweise ich habe ihn ein
  739. 29:41bisschen ausgedient weil ich viele
  740. 29:42sachen dreimal erklärt habe ich hoffe zu
  741. 29:47ihrem vorteil
  742. 29:50es ist aber insgesamt ein relativ
  743. 29:52einfacher beweis gesehen wissen wie sie
  744. 29:53gesehen haben also damit schon kann man
  745. 29:56konkrete
  746. 29:57probleme als unentschuldbar wir wollen
  747. 30:01aber nicht mit so einer ganz negativen
  748. 30:04sicht vielleicht enden sondern auch
  749. 30:06zeigen dass es zumindest möglich ist ein
  750. 30:09bisschen was zu tun auch beim halter
  751. 30:11problem und um dahin zu kommen möchte
  752. 30:15ich noch ein kleiner schritt gehen
  753. 30:16nämlich über die universelle touring
  754. 30:18maschine reden die universelle die
  755. 30:19maschine ist was was relativ leicht zu
  756. 30:23erklären ist die idee ist einfach dass
  757. 30:26wir eine tui maschine konstruieren die
  758. 30:28das verhalten anderer touring maschinen
  759. 30:31simuliert also es gibt eine tormaschine
  760. 30:35universal die für eingaben der form
  761. 30:38codierung einer tormaschine codierung
  762. 30:40eines wortes das verhalten von m
  763. 30:43auf w simuliert also von der kotierten
  764. 30:45touring maschine auf dem konto was heißt
  765. 30:48simuliert das heißt falls die touring
  766. 30:50maschine m auf dem wort behält dann hält
  767. 30:53auch die universelle tormaschine auf
  768. 30:55dieser kodierung und zwar mit dem
  769. 30:57gleichen ergebnis akzeptanz wird
  770. 30:59akzeptanz verwerfen wird verwehrt falls
  771. 31:02er auf wenig hält dann hält auch die
  772. 31:04universelle boeing maschine auf diese
  773. 31:06codierung nicht das heißt die
  774. 31:08universität ulm maschinen tut immer
  775. 31:09genau das gleiche auf der codierung wie
  776. 31:12die eigentliche tolle maschine auf dem
  777. 31:13board getan hätte und das ist also auch
  778. 31:16ein ziemlich starkes resultat dass es
  779. 31:21solche maschinen gibt das heißt im
  780. 31:22prinzip dass man beliebige touring
  781. 31:27maschinen berechnungen schon mit einer
  782. 31:29einzigen sinnvoll kotierten tormaschine
  783. 31:32durchführen kann
  784. 31:33auch wenn diese einzelne touring
  785. 31:34maschinen natürlich ein festes eingabe
  786. 31:37alphabet und ein festes band alphabet
  787. 31:39hat ja also die tormaschine simulieren
  788. 31:42könnten ja beliebige alphabete verwenden
  789. 31:43aber in der kultivierung wird alles
  790. 31:46irgendwie vielleicht auf 0 mit einzelnen
  791. 31:48oder auf 0 und 1 unten trennzeichen oder
  792. 31:50wie auch immer zurück gebracht und damit
  793. 31:53arbeitet unsere universität turin
  794. 31:55maschine
  795. 31:56das heißt unabhängig vom alphabet kann
  796. 31:59sie immer mit wenigen zeichen auskommen
  797. 32:01das im detail zu beschreiben ist etwas
  798. 32:04aufwendig skizzenhaft ist es nicht sehr
  799. 32:07kompliziert
  800. 32:08im detail ist es ziemlich umfangreich
  801. 32:11und wird in der regel nicht gemacht ja
  802. 32:14intuitiv gleichwertig ist aber das
  803. 32:17programmieren eines touring maschinen
  804. 32:19simulators in einer beliebigen
  805. 32:20programmiersprache und wenn ich so
  806. 32:22formulieren dann sagen sie hoffentlich
  807. 32:23ja klar das werde man hinbekommen nach
  808. 32:25dem was ich ihnen über touring maschinen
  809. 32:27gesagt haben wenn sie jetzt in java
  810. 32:29python oder c oder wie auch immer in
  811. 32:31rast eine touring maschinen simulation
  812. 32:33programmieren sollten die mit
  813. 32:35irgendeiner kürzung von touring
  814. 32:36maschinen dann die schritte ausführt und
  815. 32:38einfach das gleiche tut also auch endlos
  816. 32:41läuft wenn die tormaschine entwirft dann
  817. 32:43wäre das sicherlich nicht allzu schwer
  818. 32:45und man sie zumindest dass das machbar
  819. 32:46als das dass nichts unmöglich ist da
  820. 32:48steht okay das also ist die universelle
  821. 32:51touring maschine und warum führe ich die
  822. 32:53ihn ein
  823. 32:53naja zum einen natürlich weil diese art
  824. 32:58von universalität eine ganz wunderbare
  825. 33:00sache es in der informatik ist es im
  826. 33:02prinzip der grund warum wir software
  827. 33:05haben und nicht für jedes problem einen
  828. 33:07neuen computer anschaffen müssen also
  829. 33:10die universelle tui maschine ist ja
  830. 33:12letztlich so etwas wie das gerät in das
  831. 33:14sie gerade schauen ein interpret der
  832. 33:18beliebige algorithmen ausführen kann und
  833. 33:20sie können die algorithmen selbst bin
  834. 33:24eher kodieren das nennt man dann eben
  835. 33:26ausführbare programme binaries und
  836. 33:30universelle touring maschine kann die
  837. 33:32dann ausführen ja und was man für eine
  838. 33:35sache ja also es würde keine software
  839. 33:37geben wenn das nicht ginge für uns hier
  840. 33:41in diesem video hat aber noch eine
  841. 33:42andere nützliche funktion wir können
  842. 33:44nämlich die universelle touring
  843. 33:45maschinen verwenden um zu sehen dass das
  844. 33:47alte problem von dem ich gerade gezeigt
  845. 33:49habe das ist nicht entschuldbar ist
  846. 33:51wenigstens semi entscheidbar ist
  847. 33:54satz das alte problem ist sie mir ein
  848. 33:57scheinbar beweis skizze die besucher
  849. 34:03touring maschine also die touring
  850. 34:05maschine die das semi entscheidet die
  851. 34:06das puppen dieses diese sprache erkennt
  852. 34:09auch wenn sie kein entscheider ist
  853. 34:11startet intern einfach eine universelle
  854. 34:14touring maschine auf der eingabe und
  855. 34:19verändert das ergebnis der universellen
  856. 34:22touring maschine dann geringfügig indem
  857. 34:24sie nämlich immer dann akzeptiert wenn
  858. 34:25sie hält egal ob das halten akzeptieren
  859. 34:28dass oder verwerfen des halten war
  860. 34:30und wenn sie nicht hannah gut dann hält
  861. 34:33sie nicht okay das ist auch der einfache
  862. 34:38verwendung dieser universitäts idee und
  863. 34:41ist natürlich genauso wichtig wie dass
  864. 34:43man maschinen simulieren kann also am
  865. 34:45ende simulieren wir einfach die touring
  866. 34:47maschine und das alte problem zu
  867. 34:48entscheiden und wenn wir glück haben
  868. 34:50hält sie dann haben wir zunächst die
  869. 34:51positive antwort wenn wir pech haben
  870. 34:53hält sie nicht dann werden das auch nie
  871. 34:54herausfinden mit dieser mit dieser
  872. 34:56herangehensweise
  873. 34:59es gibt natürlich fälle in denen man
  874. 35:01sehen kann dass die tui maschine nicht
  875. 35:03halt so ist es nicht aber man kann das
  876. 35:04auch manchmal beweisen oder es gibt
  877. 35:06vielleicht auch einfacher fälle die man
  878. 35:07leicht mit dem algorithmus erkennen
  879. 35:09könnte aber wir machen ja gar nicht den
  880. 35:11versuch das solche einfach ein fan zu
  881. 35:13finden denn wir wissen schon
  882. 35:15wir werden niemals alle fälle damit
  883. 35:17abdecken ansonsten wäre dieser
  884. 35:19widerspruchs beweis den wir gerade
  885. 35:20gezeigt haben irgendwo falsch
  886. 35:23gut also immerhin semir entscheidbar und
  887. 35:26jetzt könnten wir natürlich sagen ja das
  888. 35:28heißt wir haben zwar ein unscheinbares
  889. 35:30problem aber wir haben immer noch kein
  890. 35:31beispiel für einen nicht sehr
  891. 35:33entscheidendes problem mir einen nicht
  892. 35:35touring erkennbares problem obwohl ja
  893. 35:38kantor wiederum und sagt es gibt so
  894. 35:40viele probleme dass es garantiert auch
  895. 35:43welche gibt die nicht mal erkannt werden
  896. 35:45mit irgendeiner touring maschinen es
  897. 35:46gibt einfach nicht genug touring
  898. 35:47maschinen können wir also bitte noch ein
  899. 35:49konkretes problem sehen das nicht semi
  900. 35:52entscheidbar ist das nicht touring
  901. 35:54erkennbar wäre okay ich mache
  902. 35:58wir mal ganz einfach um ihnen da 1 zu
  903. 36:01zeigen und zwar nehmen wir das
  904. 36:03kompliment des halte problems die frage
  905. 36:07ist einfach wird die gegebene tor
  906. 36:08maschine nicht anhalten
  907. 36:12warum ist dieses problem nicht semi
  908. 36:16entscheiden naja die grundidee ist ich
  909. 36:20hatte schon auf der feuerlöscher klassen
  910. 36:22lieber so die grundidee ist ganz einfach
  911. 36:24semi entscheid barkeit ist ja ein
  912. 36:27der begriff ist schon gut gewählt denn
  913. 36:29er sagt uns dass wir zumindest in der
  914. 36:32hälfte der fälle in der einen möglichen
  915. 36:35situation ein endergebnis nach endlich
  916. 36:38vielen schritten erhalten ja also nach
  917. 36:40etlicher zeit wird der algorithmus crew
  918. 36:43zurück liefern falls das die richtige
  919. 36:45antwort ist wir wissen natürlich nicht
  920. 36:48wie lange das dauert
  921. 36:49kurzer überlegung warum wissen wir das
  922. 36:52nicht können wir nicht sagen er wird
  923. 36:54zurück liefern in quadratischer zeit
  924. 36:57oder in exponentiell vielen schritten
  925. 36:59oder sowas und in anderen fällen
  926. 37:02vielleicht nie halten
  927. 37:03naja wenn es so wäre dann hätten wir ja
  928. 37:06an entscheider ja wenn wir wüssten wie
  929. 37:08lange das positive ergebnis höchstens
  930. 37:10auf sich warten lässt
  931. 37:11dann könnten wir in allen fällen in
  932. 37:13denen wir länger rechnen als diese zeit
  933. 37:15auch sicher sein dass das ergebnis
  934. 37:17negativ ist und dann hätten wir an
  935. 37:19entscheider gefunden dann wäre es nicht
  936. 37:21nur semi entscheidbar sondern auch
  937. 37:22entscheiden
  938. 37:23die situation beim halter problem ist so
  939. 37:27dass wir diesen entscheid barkeit haben
  940. 37:30und wie zeigen wir jetzt das nicht auch
  941. 37:32das kompliment des problems das nicht
  942. 37:36halte problem sozusagen zement scheinbar
  943. 37:38ist das machen wir ganz einfach wieder
  944. 37:40durch widerspruch in dem wir
  945. 37:41argumentieren wenn wir jetzt noch einen
  946. 37:44zweiten algorithmus hätten der das nicht
  947. 37:46halte probleme semir entscheidet dann
  948. 37:50könnten wir diesen algorithmus jahr
  949. 37:51laufen lassen und wenn die touring
  950. 37:52maschine nicht hält würde er irgendwann
  951. 37:56zurück liefern ja er würde irgendwann
  952. 37:58nach endlich vielen schritten das
  953. 38:00erkannt haben dass die touring maschinen
  954. 38:02nicht und würde uns fröhlich dieses
  955. 38:06ergebnis mitteilen ja
  956. 38:08das sehen die entscheidung nur etwas
  957. 38:10fürs alte problem hat aber die gleiche
  958. 38:12eigenschaft nur für den rest der fälle
  959. 38:14ja er wird uns immer nach etlicher zeit
  960. 38:16bescheid sagen wenn die maschine hält
  961. 38:20und wenn also beide algorithmen
  962. 38:21existieren würden dann müssten wir
  963. 38:23einfach nur beide algorithmen parallel
  964. 38:26ausführen auf zwei computern aber auch
  965. 38:29mit anatol maschine geht das ja sie
  966. 38:31können sich leicht vorstellen sie haben
  967. 38:32zum beispiel nehmen sie zwei bänder und
  968. 38:34auf dem einen rechnen sie als einer auf
  969. 38:36dem anderen das andere oder sie machen
  970. 38:38sagen die hintereinander schritt für
  971. 38:40schritt das ist egal
  972. 38:40dann wären wir könnten beide diese
  973. 38:42algorithmen jedenfalls gleichzeitig
  974. 38:44ausführen und wir wüssten dass das nicht
  975. 38:49unendlich lange ohne ergebnis bleibt
  976. 38:51einer der beiden fälle muss ja ein
  977. 38:52treten entweder der algorithmus die
  978. 38:54tormaschine hält oder sie hält nicht und
  979. 38:56in jedem der fälle muss einer der beiden
  980. 38:57algorithmen nach endlich vielen
  981. 38:58schritten erfolgreich sein und je
  982. 39:01nachdem welches ist geben wir dann das
  983. 39:03ergebnis zurück also entweder hält oder
  984. 39:05hält nicht das heißt dann hätten wir an
  985. 39:07entscheider und dass es keine
  986. 39:09entscheidung gibt haben wir ja schon
  987. 39:10bewiesen also sind wir sicher dass das
  988. 39:13kompliment des halde problems nicht
  989. 39:14erkennbar kommen ist ja hier steht es
  990. 39:17noch mal angenommen
  991. 39:18das problem wäre touring erkennbar dann
  992. 39:20könnten wir das alte problem
  993. 39:21entscheidend indem wir die semi
  994. 39:23entscheidungs algorithmen für heide
  995. 39:24probleme und kompliment parallel
  996. 39:27abarbeiten einer der beiden algorithmus
  997. 39:30halten und liefert dann das gesucht
  998. 39:32ergebnis widerspruch ok so kann man es
  999. 39:36übrigens allgemein machen sie mir
  1000. 39:38entscheid barkeit und co semi entscheid
  1001. 39:41barkeit ergibt entscheid barkeit das ist
  1002. 39:44immer so und es gibt tatsächlich
  1003. 39:46praktische probleme führt das für die
  1004. 39:48wir keine besseren algorithmen kennen
  1005. 39:51als so einen ansatz
  1006. 39:53das ist natürlich der world's worst
  1007. 39:56worst case ansatz ja also wenn sie so
  1008. 40:00einen algorithmus haben der zwei semi
  1009. 40:02entscheidungsprozessen gegeneinander
  1010. 40:04antreten lässt und dann die erste den
  1011. 40:06ergebnis liefert als grundlage für die
  1012. 40:09für die entscheidung nimmt dann haben
  1013. 40:12sie einen algorithmus der beliebig lang
  1014. 40:14laufen kann
  1015. 40:15für den sie keinerlei abschätzung geben
  1016. 40:17können wie lange er läuft warum ist das
  1017. 40:21so naja hab ich gerade erklärt ja wenn
  1018. 40:22sie wüssten wie lange das höchstens
  1019. 40:24dauert dann hätten sie ja schon mit
  1020. 40:25einem der beiden in entscheidungs
  1021. 40:27algorithmus wenn sie wirklich nur sehen
  1022. 40:29die entscheidung hinbekommen dann müssen
  1023. 40:31sie auch das problem haben dass sie bei
  1024. 40:33beiden algorithmen nicht wissen wie lang
  1025. 40:35die benötigen können und das heißt sie
  1026. 40:37haben wirklich eine situation wo sie nur
  1027. 40:38bewiesen haben dass es irgendwann nach
  1028. 40:40endlich vielen schritten waren ergebnis
  1029. 40:42gibt aber sie haben wirklich kein schirm
  1030. 40:44aber anders sein wird exponentiellen
  1031. 40:46viele schritte exponentielle
  1032. 40:47exponentiell viele schritte oder noch
  1033. 40:49etwas viel schlimmeres ackermann
  1034. 40:50funktion viele schritte
  1035. 40:51all das reicht nicht aus um abzuschätzen
  1036. 40:53wie schlimm es am ende werden könnte
  1037. 40:55denn all das sind berechenbare funktion
  1038. 40:57die sie benutzen könnten um zu wissen ob
  1039. 41:00es sich noch lohnt weiter zu rechnen
  1040. 41:02okay gut das war ein bisschen kleiner
  1041. 41:05exkurs in andere themen die wir noch mal
  1042. 41:08im detail in zukünftigen video reihe zum
  1043. 41:11thema eine theoretische informatik
  1044. 41:13behandeln werden denke ich okay sie
  1045. 41:16sehen viele interessante dinge die man
  1046. 41:18hier machen kann und wir haben ein paar
  1047. 41:20konkrete beispiele auch konkrete
  1048. 41:22praktische beispiele gesehen für touring
  1049. 41:26erkennbare und nicht touring erkennbare
  1050. 41:29probleme und für entscheider und nicht
  1051. 41:32entscheiden und da werden noch ein paar
  1052. 41:34mehr dazu kommen aber jetzt wissen wir
  1053. 41:36ja konkret was dahinter steht wenn ich
  1054. 41:37sowas sagen wenn ich sage ein problem
  1055. 41:39ist unentschuldbar
  1056. 41:40wir werden das nicht mehr in diesem
  1057. 41:41großen detail machen die man als
  1058. 41:44abschluss noch ein kleiner kommentar zu
  1059. 41:46einem begriff der gerne und oft
  1060. 41:48auftaucht nämlich der begriff der
  1061. 41:50touring mächtigkeit wir sagen dass ein
  1062. 41:52bestimmter formalismus irgendeine art
  1063. 41:54von berechnung ansatz touring mächtig
  1064. 41:57ist wenn er stark genug ist um das ein-
  1065. 42:01und ausgabeverhalten einer tormaschine
  1066. 42:03zu simulieren ich könnte auch äquivalent
  1067. 42:06sagen wenn er eine universelle touring
  1068. 42:08maschine kodieren kann also es reicht
  1069. 42:10schon aus dieser eine tui maschine
  1070. 42:11simuliert offensichtlich denn sie ist so
  1071. 42:14stark dass sie alle anderen auch
  1072. 42:16simulieren kann
  1073. 42:17ok das nennt man tor ii mächtig und das
  1074. 42:21ist etwas was wir in der informatik sehr
  1075. 42:22hofft antreffen mal gewöhnen
  1076. 42:26mal nicht gewünscht ja es ist natürlich
  1077. 42:29ein vorteil für viele dinge wenn sie
  1078. 42:31touring mächtig sind insbesondere bei
  1079. 42:33programmiersprachen wir wünschen uns in
  1080. 42:35der regel dass unsere
  1081. 42:35programmiersprachen touring mächtig sind
  1082. 42:37sonst würden sie vielleicht nicht einmal
  1083. 42:39programmiersprache nennt weil damit
  1084. 42:42garantieren wir ein maximum an
  1085. 42:45berechnungs stärke ja gibt immer noch
  1086. 42:48vielleicht praktische dinge die
  1087. 42:49programmiersprache aus dem einen oder
  1088. 42:50anderen grund nicht kann aber was die
  1089. 42:53berechnung angeht kann sie alles
  1090. 42:55nachteil ist aber dass in manchen fällen
  1091. 42:59touring mächtigkeit auch viel zu viel
  1092. 43:02ist und viel mehr als das was man sich
  1093. 43:03gewünscht hat weil es im prinzip
  1094. 43:06bedeutet dass alle interessanten fragen
  1095. 43:09alle interessanten analysen die man in
  1096. 43:11bezug auf die berechnete funktion
  1097. 43:13anstellen könnte unscheinbar sind zb die
  1098. 43:16äquivalenz zwei darstellungen also ist
  1099. 43:18das eine programm genau gleichwertig mit
  1100. 43:20dem anderen
  1101. 43:21der touring maschinen und ohnmächtiger
  1102. 43:24darstellungen immer ohne entscheid bar
  1103. 43:26wird die berechnung irgendwann mal
  1104. 43:28halten und ein scheinbar wird sie nicht
  1105. 43:30halt nur den scheinbar ist der wert
  1106. 43:35garantiert in den bestimmten bereich
  1107. 43:37oder ist das ergebnis garantiert
  1108. 43:38von dieser oder jener vor alles sind das
  1109. 43:42sind dinge die typischerweise
  1110. 43:43unentschuldbar werden können für solche
  1111. 43:46beliebigen programmen
  1112. 43:47man kann natürlich fälle finden wo man
  1113. 43:49das leicht zieht aber in der rede kann
  1114. 43:51man es nicht automatisch bestimmen und
  1115. 43:55das ist eigentlich immer dann
  1116. 43:56unerwünscht wenn wir nicht gerade
  1117. 43:58programmieren ja also wenn wir nicht
  1118. 44:00darauf vertrauen dass vor dem bildschirm
  1119. 44:02eine programmiererin sitzt die ihr
  1120. 44:05handwerk versteht und die sicherstellen
  1121. 44:07kann dass das programm in der regel in
  1122. 44:10den fällen für dieses gemacht ist auch
  1123. 44:12wirklich terminiert und das passiert in
  1124. 44:14vielen fällen ich habe in dem problem
  1125. 44:16satz den sie unten in den links findet
  1126. 44:17noch ein paar mehr oder weniger amüsante
  1127. 44:21beispiele zusammengetragen die es dazu
  1128. 44:25gibt sachen die sql oder microsoft
  1129. 44:29powerpoint ist auch schon mächtig oder
  1130. 44:31magic the gathering
  1131. 44:34das kartenspiel also man kann touring
  1132. 44:37maschinen in vielen interessanten
  1133. 44:39formalismen und regelwerken formulieren
  1134. 44:41selbst in zwei spieler karten spielen
  1135. 44:47okay das war's für diesen teil gewesen
  1136. 44:52sein
  1137. 44:53damit endet dieses video wir haben
  1138. 44:58einiges über das alte problem gelernt
  1139. 45:00und ein bisschen uns die theorie
  1140. 45:02angeschaut und vielleicht auch ein paar
  1141. 45:03ganz interessante argumente kennen
  1142. 45:06gelernt wie man sowas zeigt als nächstes
  1143. 45:09sollten wir mal wieder ein bisschen
  1144. 45:11stärker zurückkommen zu den sprachen ich
  1145. 45:13habe immer noch offen gelassen wie man
  1146. 45:14jetzt zu den typen sprachen kommt und
  1147. 45:16was ist eigentlich mit den typ 1
  1148. 45:18sprachen über die spricht irgendwie
  1149. 45:19keiner mehr
  1150. 45:20wir sind mit dem touring maschinen glatt
  1151. 45:22darüber hinweg gesprungen
  1152. 45:24kann man das dann irgendwie auch wieder
  1153. 45:26beschränken um nicht gleich typ 0
  1154. 45:29komplett zu erhalten sondern eben nur
  1155. 45:31typ 1 das wäre mal auch in kürze sehen
  1156. 45:34bis dahin tschüss und auf wiedersehen

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This page contains the full transcript of Unentscheidbarkeit und das Halteproblem by Prof. Markus, generated from the public captions YouTube serves with the video. The transcript has 6,817 words across 1,156 segments, with the original timestamps preserved so you can click any line to jump to that moment in the embedded player.

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