Dapatkah formalisme teori kategori menggantikan teori tipe?

8

Seluk-beluk korespondensi antara teori tipe dan teori kategori berada di luar ken saya. Namun, dengan pemahaman saya yang naif tentang hubungan antara dua disiplin ilmu yang secara historis konvergen, yang terakhir sepenuhnya mencakup yang pertama. Jika demikian, dapatkah bahasa dan deskripsi formal / grafis yang digunakan oleh ahli teori kategori menggantikan mereka yang bertipe teoretikus? Dan haruskah mereka (misalnya, dalam pedagogi dan penerbitan akademis)?

Formalisme yang berbeda dapat menginspirasi perspektif novel dan menelurkan koneksi konseptual yang mungkin tidak jelas. Namun, banyaknya dialek mungkin juga membatasi ukuran audiens yang reseptif, dan, jika pendekatan poliglot diambil, panjang dan kompleksitas eksposisi diperparah.

Jika teori kategori mendukung teori jenis, haruskah perbedaan dialektik dari kedua disiplin ilmu dipertahankan, dan jika demikian, mengapa? Demi nilai sejarah atau budaya? Untuk mempertahankan perbedaan penekanan pengajaran atau teoretis yang berbeda tetapi menonjol? Apa ini?

Polytope
sumber
1
Teori tipe apa? Apakah ini secara khusus Teori Jenis yang diajukan oleh Russel? Atau Teori Tipe Martin-Lof? Atau Teori Tipe Homotopy, yang tampaknya termasuk jenis dan teori kategori? Saya tidak yakin ada "teori tipe" tunggal.
jmite
2
@ jmite Tidak ada "teori tipe" tunggal (meskipun ada bidang), tetapi ada koneksi antara banyak teori tipe spesifik yang mungkin dan teori kategori. Memang, pada titik ini saya akan mengatakan akan sedikit mencurigakan jika teori tipe tidak memiliki beberapa koneksi ke teori kategori.
Derek Elkins meninggalkan SE
2
Saya cenderung menganggap sistem tipe sebagai sistem pembuktian logika: persyaratannya adalah relasi RE, istilah / tipe adalah rumus, dll. Kita dapat menetapkan normalisasi, konsistensi, ... pada level ini. Ini juga memiliki beberapa hubungan yang kuat dengan teori bahasa pemrograman. Kemudian, kategori digunakan untuk membangun model untuk logika itu. Ini sangat mencerahkan, tetapi jika kita melihat kategori / model saja, kita akan melupakan bagian yang penting, saya pikir. STLC lebih mudah dipahami daripada CCC biasa. Sistem F lebih sederhana daripada transformasi dinatural. Melihat kedua belah pihak, dan menghubungkan mereka, sangat menyenangkan.
chi
1
Ini adalah bagian dari apa yang biasa kita sebut isomorfisme Curry-Howard-Lambek.
xuq01
1
@ Ya, "bagian penting" apa yang mungkin dilupakan jika teori kategori (atau teori model) digunakan secara eksklusif daripada teori tipe? Juga, mengapa Anda mengatakan STLC dan Sistem F lebih mudah dipahami daripada CCC dan transformasi dinatural? Apakah sistem sebelumnya lebih sederhana karena penggunaan adat atau kekhususan yang lebih besar atau alasan lain?
Polytope

Jawaban:

9

Karena Anda mengatakan bahwa "seluk-beluk korespondensi antara teori tipe dan teori kategori berada di luar ken Anda", mungkin cara terbaik untuk memahami korespondensi adalah dengan membaca eksposisi non-teknis pada topik tersebut. Saya dapat merekomendasikan dua:

  1. Steve Awodey, Dari Set ke Jenis, ke Kategori, ke Set , Di: Sommaruga G. (eds) Teori Dasar Matematika Klasik dan Konstruktif. The Ontario Barat Seri dalam bidang Filsafat Ilmu Pengetahuan, vol 76. Springer, Dordrecht ( preprint gratis di sini )

  2. Posting blog Robert Harper The Holy Trinity , dan lihat juga slide-slide ini .

Saya kira, pelajaran yang bisa diambil adalah bahwa setiap pendekatan memiliki sesuatu untuk ditawarkan dan bahwa mereka bekerja paling baik bersama, dan tidak begitu banyak jika Anda mencoba untuk mengganti atau menggolongkan satu dengan yang lain.

Andrej Bauer
sumber
Bolehkah saya bertanya, keunggulan apa yang ditawarkan masing-masing pendekatan?
Polytope
Andrej Bauer, terima kasih atas tautannya ke makalah Awodey. Awodey menjelaskan beberapa keuntungan menarik dari teori tipe: (1) "Teori tipe [lebih mudah dikelola karena] memiliki sesuatu yang konkret, karakter 'nominal' '[dihasilkan secara sistematis]." (2) "Sebaliknya, [dengan] pendekatan struktural murni dari teori kategori, akan lebih sulit untuk memberikan bukti yang tidak berubah." Namun, kelebihan-kelebihan yang terdaftar ini masih cukup samar. Bisakah Anda menguraikannya atau memberikan contoh yang menunjukkan kegunaan komparatif teori tipe ini?
Polytope
Keuntungannya tidak jelas karena ini adalah makalah non-teknis yang membandingkan praktik teori tipe, teori kategori dan teori himpunan. Saya tidak mungkin menguraikannya, karena tidak ada cara untuk menanamkan pada siapa pun pengalaman bekerja di bidang ini selama bertahun-tahun dengan menunjukkan satu atau dua contoh. Selain itu, saya tidak benar-benar ingin melakukannya karena seluruh posting ini memiliki perasaan "matematika saya lebih baik daripada matematika Anda", dan saya tidak ingin berpartisipasi di dalamnya.
Andrej Bauer
Andrej Bauer, Anda seorang ahli matematika profesional, jadi saya yakin banyak proyek lain yang pantas mendapatkan waktu dan perhatian Anda yang terbatas lebih dari ini. Namun, ini benar-benar pertanyaan yang sungguh-sungguh. Saya bahkan bukan seorang amatir, jadi tentu saja matematika semua orang lebih baik daripada matematika saya, tetapi saya berharap komunitas cststexexchange dapat membantu saya lebih memahami mengapa, ketika alternatif mungkin dilakukan, ketik teori adalah apa pun selain sisa dari perkembangan historis studi tentang logika dan bahasa pemrograman. Maaf saya telah menyinggung Anda.
Polytope
Saya sama sekali tidak tersinggung! Dan saya menghormati permintaan Anda. Tapi saya merasa tidak jujur ​​dan tidak sopan jika mengabaikan Anda. Saya lebih suka memberi Anda jawaban langsung. Saya tidak dapat menginvestasikan waktu untuk mencoba menjawab Anda karena itu akan membutuhkan penulisan eksposisi yang agak panjang dari nilai yang dipertanyakan. Saya harus tahu banyak tentang latar belakang Anda untuk menargetkan dengan benar. Seperti yang Anda katakan, ini adalah komunitas. Mungkin seseorang bisa menjawab di tempat saya, itu akan bagus.
Andrej Bauer
9

Pandangan saya kurang lebih mirip dengan chi. Saya melihat teori kategori sebagai (kira-kira) untuk mengetik teori apa teori model untuk logika. Beberapa konsekuensi dari itu, pertama, masing-masing dapat eksis secara mandiri. Memang, teori tipe mendahului teori kategori, dan penciptaan teori kategori tidak termotivasi oleh keprihatinan ini. Kedua, banyak teori kategori pembedaan / teori model yang sengaja coba dikaburkan adalah minat utama pada teori jenis / logika.

Sebagai contoh yang sangat mendasar, semua presentasi aksioma suatu kelompok memunculkan kelas model yang sama (yaitu kelompok). Dari perspektif aljabar universal, variasi (dalam artian aljabar universal, atau kategori aljabar finitarial dari perspektif CT) lupa presentasinya. Sementara itu, dari perspektif logika persamaan, hanya presentasi yang ada. Topik komputasi utama di sini adalah E-unifikasi yang beroperasi sepenuhnya pada tingkat logika persamaan, yaitu presentasi.

Ini tipikal. Kami mengatakan kalkulus lambda yang diketik sederhana (dengan produk) (STLC) adalah bahasa internal dari kategori tertutup Cartesian, tetapi sebenarnya hanya satu presentasi dari bahasa internal dan bahkan bukan yang paling "langsung". The Categorical Abstract Machine (CAM) adalah representasi yang lebih "langsung". Bahkan dengan STLC, panah dari kategori sintaksis yang sesuai adalahβη-Kelas ekivalensi istilah lambda! (Tapi lihat ini )βη-kelas ketetapan dari istilah STLC dan tidak memiliki konten komputasi , atau kita harus sudah memahami STLC di luar teori kategori, atau kita perlu berbicara alih-alih presentasi kategori tertutup Cartesian yang, dengan mengambil pendekatan yang cukup alami, akan mengarah ke sesuatu CAM -Suka. Dalam kasus terakhir, persamaan panah menjadi sesuatu seperti masalah E-unifikasi. Memahami dan menyederhanakan proses ini serta menempatkan fasad STLC yang lebih ergonomis di depannya, membutuhkan teknik yang merupakan roti dan mentega dari logika dan teori tipe tetapi tidak terlalu alami dalam teori kategori.

Gambaran yang disederhanakan secara besar-besaran yang mungkin memberikan gagasan yang lebih baik tentang bagaimana teori kategori dan teori jenis saling terkait adalah sebagai berikut. Anda bisa membayangkannya sebagai dua dimensi. Alat, teknik, dan notasi teori tipe diarahkan untuk bergerak secara vertikal antara presentasi berbeda dari objek yang sama, sedangkan alat, teknik, dan notasi teori kategori dan diarahkan untuk bergerak secara horizontal antara objek matematika yang berbeda. Anda bahkan dapat mengatakan bahwa suatu kategori adalah garis vertikal keseluruhan dan teori kategori tersebut berbicara tentang memindahkan satu garis vertikal ke garis lainnya tetapi tidak bagaimana titik-titik dari kedua garis tersebut bersesuaian. Dalam gambar ini, teori kategori bahkan tidak mampu berbicara tentang teori jenis pembedaan sedang dibuat, tetapi ini disengaja karena itu berarti bahwa pemetaan titik-titik pada satu garis vertikal yang rumit secara sewenang-wenang ke titik-titik yang lain hanya tidak relevan dengan apa yang dipedulikan teori kategori dan dapat diabaikan.

Dalam posting blog saya, Kategori Teori, Secara sintaksis , saya menggambarkan suatu pendekatan yang membuat teori kategori lebih mirip teori tipe (daripada sebaliknya). Tidak mengherankan, apa yang sebenarnya saya bahas adalah presentasi kategori. Lebih lanjut, Anda dapat melihat aspek normalisasi masuk dalam gambar, misalnya dalam diskusi saya tentang "teori produk", meskipun ini bukan fokus pada semua posting tertentu.

Derek Elkins meninggalkan SE
sumber