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Démonstration automatique de théorèmes (ATP)

1960
Informaticien effectuant une démonstration automatique de théorèmes dans un bureau des années 1960.

(Image générée à titre d'illustration uniquement)

La démonstration automatique de théorèmes (DAT) est une branche de l'informatique et de la logique mathématique qui consiste à démontrer des théorèmes mathématiques à l'aide de programmes informatiques. Les systèmes de DAT, ou démonstrateurs, utilisent le raisonnement logique pour déduire de nouveaux théorèmes à partir d'un ensemble d'axiomes et d'hypothèses. Ils se distinguent des assistants de preuve, qui nécessitent une intervention humaine plus importante, bien que les deux domaines présentent des similitudes significatives.

Les démonstrateurs de théorèmes automatiques fonctionnent en représentant les connaissances mathématiques dans un langage formel, généralement la logique du premier ordre ou une logique d'ordre supérieur. Ils appliquent ensuite des règles d'inférence de manière systématique pour rechercher une démonstration. Une avancée majeure a été le développement par John Alan Robinson du principe de résolution en 1965, une règle d'inférence unique et efficace, complète pour la logique du premier ordre. Ceci a rendu possible la construction de systèmes automatisés capables de rechercher des démonstrations par réfutation (une forme de démonstration par l'absurde). Le système prend en entrée les axiomes et la négation du théorème recherché et tente d'en déduire une contradiction (la clause vide). Si cette tentative aboutit, le théorème est démontré. Les systèmes de démonstrateurs de théorèmes automatiques ont été utilisés pour résoudre des problèmes ouverts de longue date, notamment la démonstration de la conjecture de Robbins en 1996 par le démonstrateur EQP. Ils sont également essentiels dans l'industrie. vérification formelle, où ils sont utilisés pour prouver l'exactitude de systèmes critiques comme les microprocesseurs et commande de vol logiciels, en veillant à ce qu'ils soient exempts d'erreurs logiques.

UNESCO Nomenclature: 1203
Informatique

Taper

Logiciel/Algorithme

Perturbation

Incrémentale

Usage

Créneau/spécialité

Précurseurs

  • Le rêve de Leibniz d'un « calculateur de ratio » (un calcul logique universel)
  • Développement de la logique formelle par Boole, Frege et Russell
  • Les travaux de Turing sur la calculabilité et la machine de Turing
  • L'avènement des ordinateurs numériques
  • Le programme du théoricien de la logique (1956)

Applications

  • vérification formelle du matériel (par exemple, la conception du processeur) et du logiciel
  • recherche en intelligence artificielle
  • résoudre des problèmes ouverts en mathématiques (par exemple, la conjecture de Robbins)
  • programmation logique et systèmes experts
  • assistants de preuve interactifs comme Coq et Isabelle/HOL

Brevets:

NA

Idées d'innovations potentielles

  • verification of smart contracts on blockchain platforms
  • Découverte automatisée des vulnérabilités et des failles de sécurité des logiciels
  • Intelligence artificielle générative pour la création de conjectures et de démonstrations mathématiques inédites
  • vérification formelle des propriétés de sécurité et d'alignement de l'IA
  • systèmes de notation automatisés pour l'enseignement des mathématiques et de la logique
  • optimization of compilateur design based on provably correct transformations
  • découverte de médicaments par modélisation logique des interactions moléculaires
  • Raisonnement juridique automatisé et analyse de contrats
  • conception de systèmes de vote électronique équitables et sécurisés et vérifiables
  • développement de systèmes logiciels auto-vérifiables
Lié à : démonstration automatique de théorèmes, ATP, vérification formelle, intelligence artificielle, logique, principe de résolution, démonstrateur de théorèmes, assistant de preuve, informatique, méthodes formelles.

Contexte historique

Démonstration automatique de théorèmes (ATP)

1950
1953
1960
1960
1967
1970
1970
1950
1952
1956
1960
1967
1967
1970
1970

(si la date est inconnue ou non pertinente, par exemple « mécanique des fluides », une estimation arrondie de son émergence notable est fournie)

10e année anniversaire

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