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自动定理证明(ATP)

1960
Computer scientist conducting automated theorem proving in a 1960s office.

(图片仅供参考)

自动定理证明(ATP)是计算机科学和数理逻辑的一个子领域,致力于使用计算机程序证明数学定理。ATP系统(或称证明器)运用逻辑推理,从一组公理和假设中推导出新的定理。它们与需要更多人工指导的证明辅助工具不同,尽管这两个领域存在显著的重叠。

自动定理证明器的工作原理是:首先用形式语言(通常是一阶逻辑或高阶逻辑)表示数学知识,然后系统地应用推理规则来寻找证明。1965年,约翰·艾伦·罗宾逊提出的归结原理是一项关键突破。归结原理是一条高效的推理规则,适用于一阶逻辑。这使得构建能够通过反证法(一种反证法)寻找证明的自动化系统成为可能。该系统以目标定理的公理和否定形式为基础,尝试推导出矛盾(空子句)。如果成功,则定理得证。自动定理证明器系统已被用于解决长期存在的开放性问题,其中最著名的例子是1996年EQP证明器对罗宾斯猜想的证明。它们在工业界也至关重要。 formal verification它们被用于验证微处理器等关键系统的正确性, flight control 软件,确保它们没有逻辑错误。

UNESCO Nomenclature: 1203
– Computer sciences

类型

Software/Algorithm

中断

Incremental

用法

Niche/Specialized

前体

  • Leibniz’s dream of a ‘calculus ratiocinator’ (a universal logical calculus)
  • 布尔、弗雷格和罗素发展了形式逻辑
  • Turing’s work on computability and the Turing machine
  • 数字计算机的出现
  • 逻辑理论家纲领(1956)

应用程序

  • 硬件(例如,CPU 设计)和软件的形式化验证
  • 人工智能研究
  • 解决数学中的未解难题(例如,罗宾斯猜想)
  • 逻辑编程和专家系统
  • 交互式校对助手,例如 Coq 和 Isabelle/HOL

专利:

NA

潜在创新理念

  • verification of smart contracts on 区块链 platforms
  • 自动发现软件漏洞和攻击手段
  • 用于创建新颖数学猜想和证明的生成式人工智能
  • 对人工智能安全性和对齐属性进行形式化验证
  • 数学和逻辑教育的自动评分系统
  • optimization of 编译器 design based on provably correct transformations
  • 通过分子相互作用的逻辑建模进行药物发现
  • 自动化法律推理和合同分析
  • 设计可证明公平和安全的电子投票系统
  • 自验证软件系统的开发
Related to: automated theorem proving, ATP, formal verification, artificial intelligence, logic, resolution principle, theorem prover, proof assistant, computer science, formal methods.

历史背景

自动定理证明(ATP)

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

(如果日期未知或不相关,例如“流体力学”,则提供其显著出现的近似估计)

第十年 周年纪念日

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