谎言与幻梦的二周目初见杀

冰糖虹西柚

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第34章 解:(2)

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“且看相对简单的河图洛书,每个格子必属于九种状态之一,分别对应于数字1到9。而河图洛书的规则,实际上就是对有限种状态的约束。

第一种约束,是任意两个不同的格子,状态不同。

第二种约束,是任意三个直线相连的格子,状态组合必须属于以下八者其中之一:

(1,5,9),(1,6,8),(2,4,9),(2,5,8),(2,6,7),(3,4,8),(3,5,7),(4,5,6)。”

沈归尘似懂非懂地点点头。

“再看相对复杂的围棋,每个交叉点也只有三种可能的状态:【黑】、【白】、【空点】。只不过随着棋局的进展,每个交叉点的状态会动态地发生变化。

但无论怎样,围棋的几条规则,落子规则,提子规则,禁止自杀与打劫,其实都是关于棋盘总状态的约束。”

沈归尘觉得徐林说得对,但又不知道这有什么意义。

徐林总结道:“只涉及状态的赋值与状态间的逻辑约束,这实际上就是布尔代数问题。”

天元大陆土着听不懂思密达。

徐林所聊的,实际上就是围棋问题的抽象化。也即是拉普拉斯妖,又或者说AI们是如何处理这个问题的。

在简单的河图洛书问题中,拉斯会假定9个变量x_i,分别取值于数字1到9。

接下来她只需要找到一组合适的取值,使得以下的逻辑命题全部正确:

【对于?i≠j,x_i≠x_j】

【对于?{i,j,k}∈{{1,2,3},{4,5,6},{7,8,9},{1,4,7},{2,5,8},{3,6,9},{1,5,9},{3,5,7}},

{x_i,x_j,x_k}∈{{1,5,9},{1,6,8},{2,4,9},{2,5,8},{2,6,7},{3,4,8},{3,5,7},{4,5,6}}】

这实际上就是boolean可满足问题(SAt),是计算机有能力解决的一大类典型问题。可以直接用SAt求解器计算出结果。

对于围棋,完全可以做类似的事,将每个交叉点编码成变量x_{i,t},取值范围是{黑,白,空点}。因为围棋是动态过程的缘故,变量x不仅依赖于位置i,同样依赖于手数t。

与河图洛书的处理办法相似,围棋规则可以全数转化成关于x_{i,t}的逻辑约束,进而使得残局求活同样转化成一个寻找x_{i,t}赋值,使得关于规则的逻辑语句全部成真的计算问题。

徐林世界的AI围棋搜索就在隐含地处理类似的逻辑推理。只不过它们并非做显式查找,而是用神经网络近似。

无论河图洛书还是数独,其实都是一个人的游戏,故而获胜条件是“存在”一组状态,使得所有规则约束被满足。

也即是说,本质都是SAt问题。

可围棋却是双方玩家对弈的游戏,想要获胜就必须“存在”黑方第一手,对“任意”白方第二手,“存在”黑方第三手,对“任意”白方第四手……最后都有x_{i,t}满足所有规则约束(包括黑方获胜的一条额外约束)。

这种“存在”“任意”的量词交替模式,决定了围棋是比SAt更高阶的问题——qbF(量化布尔公式)。

qbF的复杂度与SAt相比如隔天堑。至少以徐林那个世界的计算力,完全无法将围棋问题彻底解决。

当然,用拉斯开挂全秒了。

关于计算问题的难度,其境界划分大致为:

第一境p境,可在多项式时间内求解,包括排序算法、素性判断。

第二境Np境,不可在多项式时间内求解,却可以在多项式时间内验证一个答案是否正确,就比如SAt。

第三境pSpAcE境,可在多项式空间内求解,比如围棋、象棋各种棋,还有方才的qbF。

第四境ExptImE境,可在指数时间内求解,比如各种广义游戏是否有必胜策略。

再往上的境界,已是不知天地为何物,恐怕只有神才知道。

qbF相比SAt,横跨一个大境界,一般情形下根本无法同台较量。

但是众所周知,尽管围棋死活题的复杂度达到pSpAcE,可一个人依旧是可以做的。这个时候其实就用到一件事,那就是枚举对方可能策略,将一切可能性堵死。

qbF问题也是如此,完全可以通过枚举去掉逻辑语句中的“任意”,将他们全部改成存在。

徐林事先声明自己将在120手内取胜,看似提高围棋残局的难度,可实际上却简化了qbF求解,将搜索范围极大的缩小。

至多只有黑方60手,白方60手的相互交替。那么就可以通过枚举白方60手的对策,将qbF问题转化成低阶的SAt问题。

说起来简单,可是因为SAt与qbF间横隔一个大境界差距,此过程无法在多项式时间内处理。

至少在围棋AI研究的早期,地球人尝试这条道路完全走不通。

好在拉斯有力大飞砖的超绝计算力,能帮徐林将这个转化变作现实。

徐林让拉斯做的第一件事就是这个:将珍珑棋局转为SAt问题,无论在难度还是形式上,都比原本更加简单。

想要零知识证明珍珑棋局,只需要零知识证明其相对应的SAt问题。

SAt虽只是Np之境,却也是Np巅峰大圆满,人称Np完全境。

SAt足以降维打击一切Np境以内的敌人。所有Np问题都可在多项式时间内化归为SAt问题。

零知识证明SAt,实际上就能零知识证明一切Np问题。

可实际上,徐林也没有直接处理SAt问题,而是转而寻求其他Np巅峰大圆满的高手。

同为Np巅峰大圆满,SAt与其他高手并没有区别,零知识证明任意一个Np完全问题都足以实现回推。

徐林求助的正是三染色问题:给定一张图G,求问能否用三种颜色给图G的所有端点染色,使得相邻顶点颜色不同。

(注:一张图是指一些顶点用一些线连接在一起。)

所有Np巅峰大圆满都可以在多项式时间内相互转化,SAt也可以按照某种规则转化为3染色问题。

这个转化可以如下粗浅理解:首先构造一个基本三角形,三个端点染色为【真】【假】【占位符】。

然后将所有的布尔变量与逻辑语句当做图的点,通过合适的方法连接在一起。

对这个图的三染色方案,实际上就是给每个布尔变量与逻辑语句赋值【真】【假】。

总而言之,零知识证明SAt,只需要零知识证明三染色问题。

与SAt不同,三染色问题的零知识证明是相当轻松的。

只需要在正确3染色的图上不停地抽查,验证每一次抽样所得边的左右两个端点颜色是否不相同即可。

可在神君的考验中,守碑人是一个恶意的检查者,他会试图用检查所得到的信息来破解徐林的染色方案,从而窃取珍珑棋局的正解。

也就是说,每一次进行边的抽样时,检查者都会获悉这条边两个端点的颜色情况。当他遍历徐林的3染色图时,一切信息便全部泄露。

小汐曾向徐林建言:“将答案隐藏在一些误导项之中”。

乍一听似乎没有可实现性,但3染色的零知识证明恰恰就是要用这般思路。

(汐:那为什么只夸思不夸我?)

假设徐林现在用红绿蓝三种颜色实现了图G的三染色。

他的下一步操作是:再准备一张图G,但这次把本该染红的地方染绿,把本该染绿的地方染蓝,再把本该染蓝的地方染红。

可以想象,在新得到的图里,相邻端点所染上的颜色依旧不同。

红绿蓝三种颜色有6种办法打乱,徐林总共可以制作6份图G的三染色副本。

每当恶意检查者抽查一条边时,徐林就随机抽取一个副本,将那个副本上的这条边透露给检查者看。

比如检查者看到这条边连接了一个红色端点与一个绿色端点。

那他能照抄答案,一个涂成红色,一个涂成绿色吗?

答案是不能。

因为他下一次抽查连接红色点的边时,就可能意外地发现:本该被染成红色的点,这次居然被染成了绿色?

对于任何一条边,两端点颜色的检查结果会在{红蓝,红绿,蓝绿,蓝红,绿红,绿蓝}中均匀地随机出现。

检查者唯一能确凿知晓的事项,仅有两端点颜色不同。

至此,三染色问题可零知识证明,进而一切Np问题都有零知识证明方案,其中包括围棋转化来的SAt。

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