Информация, которой оперирует компьютер, так или иначе раскладывается на единицы и нули — графика, музыка, тексты, алгоритмы программ. Все просто и понятно: «включено» — «выключено», «есть сигнал» — «нет сигнала». Либо« истина», либо« ложь» — двоичная логика. А между тем еще в 1961-м, в год первого полета человека в космос, в Советском Союзе наладили производство необычных вычислительных машин, оперировавших не двоичной, а троичной логикой

Александр Петров

«Лишняя» переменная Недвухзначность логики восходит к основоположнику первой законченной логической теории — Аристотелю, который между утверждением и антиутверждением помещал третье «привходящее» — «может да, а может нет». В последующем развитии логика была упрощена за счет отказа от этого третьего состояния и в таком виде оказалась необычайно живучей, несмотря на свое несоответствие нечеткой, не всегда раскладывающейся на «да» и «нет» действительности. В разные века «расширить» логику пытались Оккам, Лейбниц, Гегель, Кэрролл и некоторые другие мыслители, в конечном же виде трехзначную логику разработал в начале XX века польский ученый Ян Лукасевич.

«Сетунь» Несмотря на то что впоследствии команда Брусенцова разработала вторую модель «Сетунь-70», а в США в 1970-х годах шла работа над аналогичной ЭВМ Ternac, «Сетунь» осталась единственным в истории троичным компьютером, производившимся серийно.

В принципе, у троичной системы счисления было не меньше шансов, чем у двоичной. Кто знает, по какому пути развития пошел бы технический прогресс, если бы «трайты» одержали победу над «байтами». Как выглядели бы современные смартфоны или GPS-навигаторы, как отразилось бы значение «может быть» на их быстродействии? Сложно сказать. Мы проанализируем этот вопрос, а вам предоставим возможность сделать выводы самостоятельно.

Машина Фоулера

Справедливости ради сразу следует заметить: первую вычислительную машину с троичной системой счисления задолго до советских конструкторов построил английский изобретатель-самоучка Томас Фоулер в далеком 1840 году. Его машина была механической и полностью деревянной.

Томас Фоулер работал банковским служащим и по роду деятельности был вынужден производить сложные вычисления. Чтобы облегчить и ускорить свою работу, он сделал таблицы для счета степенями двойки и тройки, а позже опубликовал эти таблицы в виде брошюры.

Затем он пошел дальше, решив полностью автоматизировать расчеты по таблицам, и построил счетную машину. Английская патентная система того времени была несовершенна, предыдущее изобретение Фоулера (термосифон для систем парового отопления) было скопировано с минимальными изменениями и запатентовано множеством недобросовестных «изобретателей», поэтому, опасаясь, что его идею снова могут украсть, он решил изготовить машину в единственном экземпляре и — из дерева. Так как дерево — материал ненадежный, для обеспечения достаточной точности вычислений Фоулеру пришлось сделать машину весьма громоздкой, около 2 м в длину. Впрочем, как писал сам изобретатель в сопроводительной записке, отправляя машину в Лондонский королевский колледж, «если бы ее можно было изготовить из металла, она бы оказалась не больше пишущей машинки».

Машина Фоулера была проста, эффективна и использовала новаторский подход: вместо десятичной системы счисления оперировала «триадами», то есть степенями тройки. К сожалению, замечательное изобретение так и осталось незамеченным, оригинал машины не сохранился до наших времен, и о ее устройстве известно только из сочинения Фоулера-младшего, написавшего биографию отца.

Первые советские опыты

О практическом использовании троичной системы счисления забыли более чем на сто лет. Следующими, кто вернулся к этой идее, были инженеры с кафедры вычислительной математики механико-математического факультета МГУ.

Все началось в 1954 году: кафедре должны были передать электронно-вычислительную машину М-2, но не сложилось. А машину-то ждали, готовились ее устанавливать и налаживать, с нею связывались определенные ожидания и планы. И кто-то предложил: давайте построим свою.

Взяли — и построили, благо в то время в МГУ существовали некоторые теоретические наработки. Руководителем группы, осуществлявшей проектирование и изготовление машины, был назначен Николай Петрович Брусенцов. Задача была такая: сделать машину предельно простой и недорогой (потому что никакого специального финансирования у проекта не было). Поначалу собирались делать двоичную ЭВМ, но позже — как раз из соображений экономичности и простоты архитектуры — пришли к решению, что она будет троичной, использующей «естественный» троичный симметричный код, простейший из симметричных кодов.

К концу 1958 года был закончен первый экземпляр машины, которой дали имя «Сетунь» — по названию московской речки. «Сетунь» была относительно невелика для вычислительных машин того поколения и занимала площадь 25−30 м2. Благодаря своей изящной архитектуре она была способна выполнять 2000−4500 операций в секунду, обладала оперативной памятью в 162 девятитритных ячейки и запоминающим устройством на магнитном барабане емкостью 36−72 страницы по 54 ячейки каждая. Машинных команд было всего 27 (причем три так и остались невостребованными), благодаря чему программный код получался весьма экономным; программирование непосредственно в машинных кодах было настолько простым, что для «Сетуни» даже не разрабатывали свой ассемблер. Данные вводили в машину с перфоленты, результаты выводились на телетайп (причем, что любопытно, отрицательные цифры печатались как обычные, но перевернутые кверху ногами). При эксплуатации машина показывала 95−98% полезного времени (расходуемого на решение задач, а не на поиск неисправностей и устранение неполадок), а в те времена очень хорошим результатом считалось, если машина могла дать хотя бы 60%.

На межведомственных испытаниях 1960 года машину признали пригодной для массового использования в КБ, лабораториях и вузах, последовало распоряжение о серийном выпуске «Сетуни» на Казанском заводе математических машин. С 1961 по 1965 год было построено 50 экземпляров, которые работали по всей стране. Затем производство свернули. Почему перестали выпускать «Сетунь», если она успешно использовалась всюду от Калининграда до Якутска? Одна из возможных причин в том, что компьютер оказался слишком дешевым в производстве и потому невыгодным для завода. Другая причина- косность бюрократических структур, противодействие ощущалось на каждом из этапов.

Впоследствии Николай Брусенцов и Евгений Жоголев разработали более современную версию машины, использовавшую те же принципы троичности, — «Сетунь-70″, но она так и не пошла в серийное производство, единственный опытный образец работал в МГУ до 1987 года.

Трехзначная логика

Двухзначная математическая логика, которая повсеместно царит в мире компьютерной и прочей «интеллектуальной» техники, по мнению создателя троичного компьютера Николая Брусенцова, не соответствует здравому смыслу: «закон исключенного третьего» отрезает иные заключения, кроме «истины» и «не-истины», а между тем процесс познания реальности человеком отнюдь не сводится к дихотомии «да/нет». Поэтому, утверждает Брусенцов, чтобы стать интеллектуальным, компьютеру следует быть троичным.

Трехзначная логика отличается от двухзначной тем, что кроме значений «истина» и «ложь» существует третье, которое понимается как «не определено», «нейтрально» или «может быть». При этом сохраняется совместимость с двухзначной логикой — логические операции с «известными» значениями дают те же результаты.

Логике, оперирующей тремя значениями, естественным образом соответствует троичная система счисления — троичная симметричная, если говорить точнее, простейшая из симметричных систем. К этой системе впервые обратился Фибоначчи для решения своей «задачи о гирях».

В троичной симметричной системе используются цифры: -1, 0 и 1 (или, как их еще обозначают, -, 0 и +). Преимущества ее как симметричной системы состоят в том, что, во‑первых, не нужно как-то особо отмечать знак числа — число отрицательно, если его ведущий разряд отрицателен, и наоборот, а инвертирование (смена знака) числа производится путем инвертирования всех его разрядов; во‑вторых, округление здесь не требует каких-то специальных правил и производится простым обнулением младших разрядов.

Кроме того, из всех позиционных систем счисления троичная наиболее экономична — в ней можно записать большее количество чисел, нежели в любой другой системе, при равном количестве используемых знаков: так, например, в десятичной системе, чтобы представить числа от 0 до 999, потребуется 30 знаков (три разряда, десять возможных значений для каждого), в двоичной системе теми же тридцатью знаками можно закодировать числа в диапазоне от 0 до 32767, а в троичной — от 0 до 59048. Самой экономичной была бы система счисления с основанием, равным числу Эйлера (e = 2,718…), и 3 — наиболее близкое к нему целое.

Если в привычных нам двоичных компьютерах информация измеряется в битах и байтах, то компьютеры на троичной системе счисления оперируют новыми единицами: тритами и трайтами. Трит — это один троичный разряд; подобно тому, как бит может принимать значения 0 и 1 («ложь» и"истина»), трит может быть (+), (0) или (-) (то есть «истина», «неизвестно» или «ложь»).

Один трайт традиционно (так было на «Сетуни») равен шести тритам и может принимать 729 различных значений (байт — только 256). Впрочем, возможно, в будущем трайты станут 9- или 27-разрядными, что естественнее, так как это степени тройки.

Настоящее и будущее троичных компьютеров

После «Сетуни» было несколько экспериментальных проектов, осуществлявшихся энтузиастами (таких, например, как американские Ternac и TCA2), однако это были либо весьма несовершенные машины, далекие от двоичных аналогов, либо и вовсе программные эмуляции на двоичном «железе».

Основная причина состоит в том, что использование в компьютерах троичных элементов пока не дает никаких существенных преимуществ перед двоичными: выпуск последних налажен массово, они проще и дешевле по себестоимости. Даже будь сейчас построен троичный компьютер, недорогой и по своим характеристикам сравнимый с двоичными, он должен быть полностью совместим с ними. Уже разработчики «Сетуни-70» столкнулись с необходимостью обеспечить совместимость: чтобы обмениваться информацией с другими университетскими машинами, пришлось добавить возможность читать с перфолент двоичные данные и при выводе также конвертировать данные в двоичный формат.

Однако нельзя сказать, что троичный принцип в компьютеростроении — это безнадежный анахронизм. В последнее десятилетие возникла необходимость в поиске новых компьютерных технологий, и некоторые из этих технологий лежат в области троичности.

Одно из таких исследовательских направлений — поиск альтернативных способов увеличения производительности процессоров. Каждые 24 месяца число транзисторов в кристалле процессора увеличивается примерно вдвое — эта тенденция известна как «закон Мура», и вечно продолжаться она не может: масштабы элементов и связей можно измерить в нанометрах, и очень скоро разработчики столкнутся с целым рядом технических сложностей. Кроме того, есть и экономические соображения — чем меньше, тем дороже разработки и производство. И с какого-то момента окажется дешевле поискать альтернативные способы делать процессоры мощнее, нежели продолжать гонку за нанометрами, — обратиться к технологиям, от которых раньше отказывались как от нерентабельных. Переход от однородных кремниевых структур к гетеропереходным проводникам, состоящим из слоев различных сред и способным генерировать несколько уровней сигнала вместо привычных «есть» и «нет», — это возможность повысить интенсивность обработки информации без увеличения количества элементов (и дальнейшего уменьшения их размеров). При этом от двухзначной логики придется перейти к многозначным — трехзначной, четырехзначной и т. д.

Другое направление, также нацеленное на увеличение производительности, — разработки в области асинхронных процессоров. Известно, что обеспечение синхронности процессов в современных компьютерах изрядно усложняет архитектуру и расходует процессорные ресурсы — до половины всех транзисторов в чипе работает на обеспечение этой самой синхронности. Компания Theseus Logic предлагает использовать «расширенную двоичную» (фактически — троичную) логику, где помимо обычных значений «истина» и «ложь» есть отдельный сигнал «NULL», который используется для самосинхронизации процессов. В этом же направлении работают еще несколько исследовательских групп.

Есть и более фантастические направления, где оправдано использование трехзначной логики: оптические и квантовые компьютеры.

Традиционно считается что логика обладает свойствами двоичности.
То есть любое утверждение может быть истинным или ложным, а также любая функция может иметь либо положительный либо отрицательный результат.

На самом деле это не совсем так. Поэтому большинство заблуждений людей связанно с тем, что они в своих рассуждениях как раз пытаются применить эту самую двоичную логику. В некоторых ситуациях это вполне допустимо, но в большинстве случаев вызывает совершенно невероятные заблуждения.

Чтобы понять почему же истинная логика всегда троична, а не двоична возьмём для примера следуюшие три утверждения.

1) Машина красного цвета
2.) Машина не красного цвета
3.) Машина марки Форд.

Все эти утверждения касаются информации об одной и той же машине.

Каково же значение принимает информация о красноте цвета кузова машины в каждом из трёх выражений.?

С точки зрения "двоичной" логики ситуация выглядит так:

1) Увтерждение положительное то есть Красный Цвет = 1.
2) Утверждение отицательное то есть красный цвет = 0.
3) Утверждение отрицательное (информация отсутсвует) = 0.

Совершенно ясно, что последнее утверждение совершенно не обязательно является ложным только потому что информация отсутсвует. Но двоичная логика игнорирует такие тонкости ибо
у неё только ДВА результата. Положительный и Отрицательный.
Да и Нет. Никакого другого результата в двоичной логики
быть не может в принципе

Иногда это вполне допустимо, поскольку в большинстве случаев нас интересует положительный результат. А отрицательный результат и отсутсвие результата мы можем считать "одним и тем же случаем".

Но такая логика сильно искажает действительность. Иногда до неузнаваемости.

Если же мы применяем троичную логику в любых рассуждениях то картина начинает отражать в большинстве случаев значительно больше соответсвовать действительности.

Если мы к этим трём утверждениям теперь применим троичную логику то получится следующее.

Информация о красноте цвета кузова

1.) Положительная = +1
2) Отрицательная = -1
3) Отсутсвует = 0

Информация о цвете вообще

1) Положительная = +1
2) Отсутсвует (потому что утверждение "не красная" ещё не ознначает какого то конкретного цвета = 0
3) Отсутсвует

Информация о марке машины
1)= 0
2)= 0
3) +1

Таким обрзом любое утверждение с точки зрения троичной логики на самом деле становится либо истинным либо неопределённым.
Никаких "ложных" утверждений таким образом в троичной логике быть не может в принципе.

Положительным (Истина)
Отрицательным (Истина)
Нейтральным (Неопределённость)

Многих сбивает с толку двоичность логики компьютерных систем.
На самом деле двоичность логики в компьютерных системах искусственная. Связанно это с тем, что компьютерные системы значительно проще аппаратно реализовать таким образом. Кроме того
основной задачей во времена разработки компьютерных систем
отводилось вычислительным операциям. Считалось, что гораздо
эффективнее применять двоичную арифметику. Но фактически
всякие искусственные ухищрения со знаком числа во время даже арифметических вычислений уже нарушают принцип двоичности логики сами по себе. То есть когда например об отрицательном значении результата вычитания 2-х числе процесср устанавливает в определённое значение 3-е служебное число Или когда определённый разряд числа является служебным то есть фактически являтся дополнителььным третьим числом.

Если же взять абсолютно любую уже высокоуровневую логическую функцию то мы увидим, что система логики всегда троична.

Например. Система пытается считать информацию с компакт диска.
Казалось бы что на компакт диске в приципе исключительн двоичная логика по природе. Там где лазер прожёг ямку там информация равна
условно "нулю" а там где оставил нетронутым там условно "единица"
Но это только так кажется.
На самом деле далеко не вся информация на компакт диске является "нулём" или "единицей". Кучу информации оказывается безсполезными ошибками. То ли в силу ошибок записи, то ли в силу повреждения
самого диска в дальнейшем и.т.п. Для этого массу особо важной информации (такой как файловая система и.т.п.) дублируется.
В случае если считывающая програма не может определить истинность информации она пытается считать её из другого места.
Таким образом даже на компакт диске получается 3 значения.
Как "единица" так и "ноль" либо "единица" и "минус единица" являются истиой информаицей. В то время как остальные значения являются неоределёным "шумом", которые логика обязанна проигнорировать.
В итог получается что логика воспринимает 3 значения.
Из нулей и единиц программная троичная логика собирает актуальные числа, а затем преобразовывает их в "истинные" анные, А неорделённые значения игнорирует, пытаясь найти их там где они определённые и взять их оттуда. Таким образом в итоге она обрабатывает 3 значения кажого "бита", а не два.

Также само устроен обмен данных по интернету. Там любая информация тем более постоянно проверяется на истинность.
В случае получения неопределённого результата порция двоичной (истинной) информации передаётся снова до тех пор пока информация не будет соовтветсвовать истинности.
В итоге опять имеем троичную а не двоичную логику передачи информации. Ибо 2 логических значения истины плюс одно значение неопределённости равно как раз 3.

Или например возьмём ситуацию, когда производится некий поиск информации.
Например информация о наличие утренних рейсов на Нью-Йорк.
Очевидно что если полученна информация об их наличие
то это положительный результат. Если полученна информация об их
отсутсвие (только вечерние рейсы например) то это тоже результат только отрицательный. А вот если информации по каким-то причинам нет это тоже результат только неопределённый.

Таким образом любая логическая функция двух аргументов может возвращать не два а три значения:

1) Положительное а=b (машшина = красная)
2) Отрицательное a!=b (машина!= красная)
3) Неопределённое а?=b (соотношение аргументов "машина" и
"красная" не установлено)

При инверсия положительного результата может означать как отрицательный так и неопределённый результат.

Инверсия неопределённого результата может означать как положительный так и отрицательный результат

Инверсия отрицательного результата также даёт два возможных значения..

Это просто выразить. Противоположностью владению точной информацией о том что машина красная может быть две ситуации.
1) Владение точной информации что она явно не красная, и
2) Невладении никакой информацией по этому поводу
и.т.п.

Это даже лингвистически выражается в далеко не тождественности таких выражений как:
"Знаю что не красная" // "не" выступает в роли Отрицание
"Не знаю что красная." // "не" в роле неопределённости

В современном русском например иногда языке прослеживается тонкая разница между "не" и "ни" которые как раз служат для разделения отрицания с неопределённостью.

Нарпример ни тот ни другой. Никак(?=). Ниоткуда (?=). Ничем(?).
это всё неопределённость.

Никак (не) сделал. (ни хорошо ни плохо)
Не так сдалал (плохо сдеал)

Тут кстати нет никакого "двойного отрицани" тут отрицанние действия и неопределённость.

Ниоткуда пришёл. Не известно откуда ни оттуда ни отсюда.
Но "не туда идёшь". Конкретно не туда.

Ничем не занимался. (ни тем ни сем)
Не тем занимался (конкретно не тем)

Никто не пришёл (ни тот ни другой)
Не тот пришёл (конкретно не тот)

- Во имя чего, мистер Андерсон?

Почему вы встаете и продолжаете драться?

Вы должны понять, что не сможете победить,

сопротивление бессмысленно.

Так почему вы упорствуете, почему???
- Потому что это мой выбор.
Из к/ф «Матрица»

В 1950-е годы группой советских учёных и инженеров под руководством Николая Петровича Брусенцова (1925-2014) была создана электронно-вычислительная машина на основе троичной логики под названием Сетунь. Это сейчас, по прошествии десятков лет, когда двоичность и компьютеры стали понятиями голограммами, такие идеи разработок кажутся необычными, но еще больше они остаются непонятыми. А ведь это было открытие, способное невероятно изменить (или ускорить?) ход истории всего человечества.

Понятно, что для работы любой электронно-вычислительной машины необходимо ей задать правила по которым она будет работать. Эти правила, в самом общем смысле - есть логика, которая ведет за собой соответствующую систему счисления и алгоритмы работы. Всем нам знакома наука Логика, она же Формальная Логика. Хотя ее еще называют аристотелевой логикой, на самом деле она такой не является. Извращение силлогистики Аристотеля и подмены ее формальной логикой началось, по словам Н.П.Брусенцова, еще римскими стоиками. Видимо тогда человечество и начали глобально водить за нос. Продолжилось одурачивание уже в наше время. Логика, которую сегодня считают математической - основана на ошибке. Совершил ее Гильберт. В его совместной с Аккерманом книге «Основы теоретической логики» сказано: «Мы отклоняемся от Аристотеля в истолковании суждения «Все А суть В». По Аристотелю, это суждение может быть истинным, то есть выполняется только лишь в случае, когда существуют какие-то А. Мы считаем это нецелесообразным ». В результате получилось то, что выполняется «Все А суть В» и в то же время не выполняется «Некоторые А суть В». Это нелепость! Вместо аристотелевского следования, которое во всех естественных языках выражается словами «Все А суть В», - и Аристотель очень точно это в своей системе воспроизвел, - они подсунули так называемую материальную импликацию. Дело в том, что суждение «Все А суть В» у Аристотеля трехзначно, в двузначной логике оно невыразимо. В силу именно этого “закона” логика лишилась своего фундаментального отношения - содержательного необходимого следования, в результате чего и стала “мертвой схоластикой”.

В результате возникли так называемые парадоксы материальной импликации, с которыми логики пытаются безрезультатно справиться до сих пор.

Рассмотрим подробно.

Аристотель определил отношение следования в “Первой аналитике” так:

“...когда два [объекта] относятся друг к другу так, что если есть один, [то] необходимо есть и второй; тогда, если нет второго, [то] не будет и первого; однако если второй есть, то не необходимо, чтобы был первый. Но невозможно, чтобы одно и то же было необходимо и когда другое есть, и когда его нет”.

Обозначения: А и ее противоположность (или отсутствие) не-А

В и ее противоположность (или отсутствие) не-В

Суждение «Все А есть В» принимает такие значения:

При А и В - суждение истинно

При А и не-В - суждение ложно, поскольку противоречит первой ситуации. Ведь не возможно, что бы из А следовало и В и не-В.

При не-А и не-В - суждение истинно

И самое интересное

При не-А и В - суждение… не может однозначно принять ни истинность ни ложность.

Если допустить, что это суждение истинно, тогда получится что В следует как из А (первая подстановка), так и из не-А. Это значит что некий вывод мы можем получить как из одной предпосылки, так и из ее антипода - а это противоречит здравому смыслу. Если же допустить, что суждение ложно, тогда получится, что В не может следовать из не-А. Но откуда мы знаем, что это невозможно? Мы этого не знаем, и потому не имеем право утверждать.

Аристотель же говорит об этом так: если второй есть, то не необходимо , чтобы был первый. Не необходимо - вот результат и смысл, который мы должны написать напротив «не-А и В» в суждении «Все А есть В». Но в двузначной логике у нас есть только значение Истинно и Ложно (ДА и НЕТ; 1 и 0), и мы не можем «Не необходимо» обозначить с помощью этих символов. Именно это является главным противоречием формальной (двоичной) логики и реальной жизни. Трехзначная логика же легко решает эту проблему используя третий символ.

В четвертом варианте суждения Аристотель в своих умозаключениях оставляет пустую клетку, подразумевая возможность появления там 0 или 1, но уже при уточненных условиях задачи. Или эту клетку можно обозначить символом Сигма - который является первой буквой слова «привходящее» или по-другому «возможность» на латинском. Знаменитое «не исключено, а значит возможно» - это и есть наше «не необходимо» другими словами. Теперь мы видим как двузначная логика противоречит реальности, и потому используя ее как инструмент для познания мира она будет давать неадекватные реальности результаты, тем самым уменьшая наши возможности к объективному познанию действительности.

Диалектический принцип сосуществования противоположностей лежит в основании аристотелевой силлогистики и неукоснительно соблюдаем в ней, хотя самим Аристотелем об этом ничего не сказано. Однако принцип этот несовместим с законом исключенного третьего, которым исключено как раз сосуществование противоположностей - “может быть, а может не быть”.

Аристотель не признавал закона исключенного третьего. Даже речи о нем не было. Гильберт считал, что аристотелевское понимание суждения «Все А суть В» не нужно принимать, потому что это неприемлемо с точки зрения математических применений. А абсурд приемлем? Вся история говорит о том, что этот абсурд существует.

Брусенцов говорил так: если мы хотим обрести нормальное мышление, мы должны уйти из двузначного мира и освоить трехзначную логику в том виде, как ее создал Аристотель. Не совсем, конечно, так. Не нужны его фигуры. Все это сегодня с помощью алгебры можно будет изящно изложить и легко воспринимать. Но важно понимать, что, кроме ДА и НЕТ, есть еще и НЕ-ДА и НЕ-НЕТ.

Сейчас двузначную логику в школу ввести удалось под названием «информатика». После этого школа уже не будет воспитывать таких людей, как наши ученые прошлого века. Почему в то время было так много творческих ученых? Где-то в 1936 году в образовании был примерно такой же бедлам, как наступил сейчас в России. Потом, по-видимому, сам Сталин обратил на это внимание. Кстати, Сталин был поразительно трудолюбивым в плане обучения человеком. Сохранилось его письмо к жене, в котором он, находясь на отдыхе, просит ее прислать ему учебник по электротехнике. Он понимал, что все нужно знать «в натуре», а не в виде каких-то теоретических схем. Тогда в школу были возвращены учебники Киселева по алгебре и геометрии. Киселевские учебники - это евклидова математика. А Евклид - это математик с философией Аристотеля, и, судя по всему, он Аристотеля понимал верно.

Если мы не хотим в школах воспитывать людей с рефлексами бюрократов и формалистов, то должны заменить двузначную логику трехзначной диалектической логикой Аристотеля.

Примеры троичной логики в жизни

Одним из наиболее наглядных аргументов в пользу троичной системы является известная с глубокой древности логическая задача о взвешивании двух грузов.

Давайте взвесим на обычных рычажных весах два предмета А и В. Весы легко позволят нам определить две противоположности: вес А > В или вес А < В. Но ведь возможно также А = В! Следовательно, задача о весе А и В имеет три решения. А обозначения для такой ситуации в двузначной логике нет!

Точно так же третье решение имеют исход футбольного матча (ничья), нейтралитет (вместо поддержки или противостояния) Швейцарии и Финляндии в период противостояния НАТО и Организации Варшавского договора.

Обозначим за 1 наличие Солнца на небе, а за 0 - отсутствие. Как же тогда там обозначить восход, когда горизонт уже озарен яркими лучами, но солнечный диск еще не показался? А никак, в соответствии с двоичной логикой такое состояние нельзя обозначить, и значит оно в рамках нее не существует. Слышите? Восход, который происходит каждое утро не существует в модели двоичной компьютерной логики.

Прошлое - это то, что БЫЛО, а будущее - это то, что еще НЕ БЫЛО. А где настоящее? Как видно, в двоичной логике невозможно обозначить настоящее, то есть в модели двоичной логики настоящего не существует. Но ведь мы в нем живем! Или не существует будущего, если за 0 обозначить настоящее - но и это звучит не менее абсурдно.

И последний пример из народной пословицы, как всегда очень меткой и емкой.

«Всякая селёдка - это рыба, но не всякая рыба селёдка.»

Здесь можно представить множество рыб (В) - большой круг, и множество селедок (А) - небольшой круг нарисованный внутри большого круга рыб. Глядя на круги мы видим, что если взять селедку, то она непременно будет находиться в множестве рыб. А вторую часть фразы «не всякая рыба селедка», можно переформулировать в вопрос так: Что бы у меня в руках непременно была рыба, я должен взять селедку или не должен ее брать? И ответ: Можно взять, а можно и не брать, ведь кроме селедки есть еще другие рыбы! То есть множество рыб (В) больше множества селедок (А), и значит кроме селедки существуют другие рыбы, о которых мы сейчас речи не ведем. Но мы должны понимать и учитывать, что множество рыб включает еще и другие виды рыб. В двузначной же логике выходит, что раз мы не учитываем, что множество рыб больше множества селедок, и приравниваем (отождествляем) эти множества, то это аналогично умозаключению что всякая рыба - это селедка, что есть абсурд! Таким образом объективную реальность впихнуть в чёрно-белую картину бивалентности невозможно ни теоретически, ни практически, но нас упорно убеждают - что это не только не невозможно, но необходимо и единственно верно.

Лишь на первый взгляд кажется, что бинарность – безобидная философская или математическая категория, образная модель или инструмент, который мы используем по своему желанию. Здесь точно так же как и с физикой. Для удобства представлений мы берем некоторые модели, но в процессе их использования так входим во вкус, что совсем забываем о ее нетождественности реальному миру. Совершенно не случайно бинарная или так называемая «бивалентная» логика «да–нет», нацеленна на поиски «абсолютной истины» и «абсолютной правоты» (или «абсолютной неправоты»), и культивируется тоталитарными режимами. Кроме того, бивалентная логика поддерживает основу тоталитарного мышления – логический фатализм. Главным из его принципов является принцип исключения третьего, где каждое высказывание или истинно, или ложно. «Или–или». Промежуточных состояний или чего-то Третьего – не дано! Так же выбивая, делая невозможным некое развитие будущего по одному из наших вариантов, нам как данность оставляют некий второй вариант - противоположный нашему и в рамках двоичной логики не принять его нельзя, потому что других вариантов не существует в принципе. Можно представить человека, которого ставят на обрыв, в грудь упирают нож и накидывают петлю на шею. Но затянуть петлю или прыгнуть с обрыва человек должен сам. Иными словами выбор без выбора. Так нас загоняют в ментальную ловушку, выхода из которой в рамках навязанной нам и добровольно принятой нами системы - нет. Двоичная логика - это инструмент, которым нас лишают выбора, обезволивают и деморализуют.

Именно поэтому агент Смит так недоумевает, потому что он двоичная компьютерная программа, которой неведома трехзначность бытия.

Трехзначная логика - раздел логики, в котором высказывания могут иметь три истинностных значения: истина, ложь и неопределенное.

Трехзначная логика применима в ситуациях, на которые не распространяется закон исключенного третьего.

Первую систему трехзначной логики разработал в 1920 г. польский логик Ян Лукасевич. Рассмотрим ее идеи.

Вводятся три истинностных значения: 1 (истинно), 1/2 (неопределенно), 0 (ложно), и операции отрицание, импликация, дизъюнкция и конъюнкция.

Особенностью системы Лукасевича является использование бесскобочной записи высказывании.

Перейдем к определению истинностных значений формул в трехзначной логике.

Истинностное значение отрицания высказывания а определяется формулой: Na = 1-а.

Истинностное значение конъюнктивного высказывания определяется формулой: &ab = min (а, b).

Истинностное значение дизъюнктивного высказывания определяется формулой: Vab = max (а, b), Истинностное значение импликативного высказывания определяется формулой:

→ab = min (1,1 -a+b).

Получается, что, исключив строки, в которых высказывания а и b имеют истинностное значение 1/2, мы автоматически переходим к двухзначной логике.

В обычной двухзначной логике имеются тождества, позволяющие заменять высказывание с импликацией на высказывания с дизъюнкцией или с конъюнкцией, это так называемые правила устранения импликации:a→b ≡ ~avb | a→b ≡ ~(a ~b). В трехзначной логике Лукасевича им должны соответствовать тождества: Cab ≡ ANab, Cab ≡ NKaNa. Посмотрим, выполняются ли эти тождества.

Сравнивая значения формул Cab, ANab, NKaNa по строчкам, мы видим, что они совпадают. Следовательно, в трехзначной логике Лукасевича также действуют тождества, позволяющие заменять формулу с импликацией на формулы с конъюнкцией или дизъюнкцией.

В трехзначной логике Лукасевича правила де Моргана выполняются.

В Двухзначной логике формулы a→(b→a), а→а, ~(a→~a), av~a являются тавтологиями, т.е. они истинны при любых значениях а и b. Причем второй, третьей и четвертой тавтологиям соответствуют законы тождества, противоречия (непротиворечия) и исключенного третьего.

В трехзначной логике Лукасевича выполняется закон тождества. Законы противоречия (непротиворечия) и исключенного третьего не выполняются в трехзначной логике Лукасевича.

В дальнейшем Лукасевичем и другими логиками (Э. Пост, С. Яськовский, Е. Слупецкой, Д. Вебб, Дж. Россер) были созданы различные варианты многозначных, в том числе бесконечнозначных, логик, в которых истинностными значениями служат числа, входящие в интервал от 0 до 1. Эти логики используются для решения логических парадоксов, проблем теории вероятностей, при разработке теории информационно-логических машин и т.д. В то же время необходимо подчеркнуть, что многозначные логики не заменяют обычную двузначную логику, которая остается необходимой в качестве метаязыка для описания свойств самой многозначной, в том числе трехзначной, логики.

Понятие релевантной логики. Парадоксы материальной импликации и логического следования. Различные виды условной связи и понятие релевантного следования.

Релевантная логика есть раздел современной неклассической логики, в которой исследуются понятия условной связи и логического следования, свободные от парадоксов материальной импликации и классического следования.

Парадоксы материальной импликации – несоответствие нашей интуиции об истинности условного высказывания (предложения), сформулированного на естественном языке, с приведенным выше табличным определением материальной импликации.

Материальная – такая импликация, которая используется в классической логике, когда из лжи следует все, что угодно, но она является истинной. (если 2+2=4, то Москва – столица России)

Другие парадоксы материальной импликации: из логического противоречия имплицируется все, что угодно, общезначимое выражение имплицируется из чего угодно.

Материальная импликация обладает целым рядом свойств, не совпадающих с нашей интуицией, и в этом смысле она является «парадоксальной». Эта парадоксальность распространяется также и на классическое понятие логического следования, т.к. предложения о логическом следовании тесно связаны с импликативными предложениями посредством соотношения:

А => В равносильно Если А, то В.

Учитывая эту связь, в классической логике легко воспроизводятся следующие несоответствующие нашей интуиции утверждения о логическом следовании: из противоречия следует все, что угодно; тавтология логически следует из чего угодно.

Требования:

1. Релевантная импликация и релевантное следование должны выполнять все свойства классической импликации.

2. Принцип релевантности – у антицедента и консегвента релевантного следования должны быть общие дескриптивные элементы.

3. Не должны быть доказуемы парадоксы материальной импликации.

Релевантное следствие – уместное следование, только суждение, имеющее общее содержание.

Виды импликации:

Строгая импликация – необходимая материальная импликация (логическая необходимость)

Сильная (интенсиональная) импликация

Непарадоксальная импликация (соотвествует если..то)

Релевантная

Материальная

28. Паранепротиворечивые логики. Относительная и абсолютная противоречивость.(НАЙТИ!!!)

Объективными основами их появления явления стремление отразить средствами логики специфику мышления человека о переходных состояниях, которые наблюдаются в природе, обществе и познании. В природе и обществе происходят изменения, предметы и их свойства переходят в свою противоположность, поэтому нередки переходные состояния, переход от незнания или неполного знания к более полному и точному. Действие законов двухзначной логики – закона исключенного третьего и закона непротиворечия – в этих ситуациях ограничено или вообще неприменимо.

В определенном временном интервале в паранепротиворечивых логиках допускается как истинность высказывания А, так и не-А. Паранепротиворечивые логики – логические исчисления, которые могут лежать в основе противоречивых формальных теорий.

Логика должна удовлетворять следующим условиям:

1. из двух противоречащих формул А и не-А в общем случае нельзя вывести произвольную формулу В.

2. дедуктивные средства классической логики должны быть максимально сохранены, поскольку они основа всех обычных рассуждений.

Закон непротиворечия не является тождественно-истинной формулой (тавтологией).

У Н.А. Васильева..закон исключенного четвертого: мысль может быть истинной, ложной, противоречивой, а четвертого не дано.

При создании исчислений стремятся к тому, чтобы запрет на противоречия был не отменен, а только ограничен, чтобы допуск противоречия не означал возможность все, что угодно утверждать и все, что угодно, отрицать.

Непротиворечивость:

В абсолютном смысле – существуют недоказуемые формулы

В относительном смысле –недоказуемы А и не-А

Паранепротиворечивая логика:

1. Система должны быть непротиворечива в абсолютном смысле.

2. Система может быть противоречива в относительном смысле (можно доказать А и не-А)

Модальная логика.

Неклассические логики - совокупность логических систем, отличающихся от обычной, так называемой классической логики тем, что в них либо не действуют те или иные законы (например, закон исключенного третьего или закон противоречия), или вводится больше чем два (истина и ложь) истинностных значения, или по каким-то другим критериям. Среди таких систем обычно называют интуиционистскую, модальную, временную, многозначную, паранепротиворечивую логики, логику нечетких понятий и др

Модальная логика

суждение состоит из субъекта, предиката, связки и квантора, а также о том, что связка и квантор часто опускаются, но имеются в виду.

Сделаем добавление. В суждениях неявно, а иногда явно, может присутствовать еще один элемент. Он выражается словами «возможно», «необходимо», «невозможно», «известно», «уверен», «надеюсь», «запрещено», «разрешено», «истинно», «ложно» и т.д. Это - модальные операторы. Примеры:

Известно, что все мушкетеры служили королю Франции.

Запрещено переходить перекресток на красный цвет.

В дальнейшем вместо слова «суждение» будем снова употреблять «высказывание».

Раздел логики, который исследует свойства высказываний с модальными операторами, называется модальной логикой.

Модальная логика предназначена для того, чтобы различать суждения. Говорит не только об истинности суждения, но и о характере предписывающих значений.

1. Алетическая (истинная) модальность выражает характер связи между мыслимыми субъектами, т.е. между S и Р.

Модальные слова: возможно, вероятно, точно, случайно, необходимо, может быть, не исключается, "допускается" и др..

Модальность:

а) суждение о факте. S есть Р.

б) вероятность суждения или вероятность чего-либо: S, вероятно, есть Р.

в) суждение о необходимости чего-либо: S, необходимо, есть Р.

Обычно 3 модальных оператора: необходимо, возможно и случайно.

2. ЭПИСТЕМИЧЕСКАЯ МОДАЛЬНОСТЬ. Этот тип модальности - выраженная в суждении информация о характере принятия и степени обоснованности знания. Это характеристики наших знаний. Данная модальность выражается в терминах "доказано", "опровергнуто", "не доказано и не опровергнуто", "знает", "верит", "убежден", "сомневается". Название эпистемической модальности происходит от греческого "эпистема", означавшего в античной философии высший тип несомненного, достоверного знания. Мы можем принимать знания некритически, на основе веры ("Верю, что бывают синие коты" или "Отвергаю то, что марсиане прилетали на Землю"), или принимать их только на основе знания ("Доказано, что все люди смертны" и "Доказано, что все люди не являются смертными").

3. ДЕОНТИЧЕСКАЯ МОДАЛЬНОСТЬ. Данный тип модальности - выраженное в суждении побуждение людей к конкретным действиям в форме совета, пожелания, команды, правила поведения или приказа. Другими словами, это характеристики действий и поступков людей в обществе. Данная модальность выражается в терминах "обязательно", "разрешено", "запрещено", "безразлично" (аналог алетической модальности "случайно"). К деонтическим относятся высказывания типа "Запрещается переходить улицу на красный свет", "Курить в аудитории не разрешается". К деонтическим относятся различного рода нормативные высказывания, в том числе и нормы права, т. е. официально принятые общеобязательные правила поведения, регулирующие правовые отношения в социальной среде.

4. ВРЕМЕННАЯ МОДАЛЬНОСТЬ. Временная модальность суждений - это выраженная в суждении информация о последовательности наступления событий и об их постоянном или дискретном характере протяженности. Модальность выражается в терминах "всегда", "никогда", "только иногда", "раньше", "позже", "одновременно" ("Студент N всегда опрятен", "Студент N всегда неопрятен", "Студент N никогда не бывает неопрятным", "Студент N иногда бывает опрятным", "N женился раньше D", "D женился позже N").

5. АКСИОЛОГИЧЕСКАЯ МОДАЛЬНОСТЬ. Данный тип модальности - это выраженная в суждении информация о ценностной оценке поступка, факта, события. Данная модальность выражается в терминах "хорошо", "плохо", "лучше", "хуже", "безразлично", "равноценно". Набором примеров аксиологически сильных суждений (высказываний) является стихотворение В. Маяковского "Что такое хорошо и что такое плохо".

Тут ещё нужно сказать, что есть одноместные (хорошо, возможно, рано) и двухместные модальные операторы (лучше, вероятнее, раньше). Я не могу найти (Витя я), как они ещё точно называются. Завтра допишем либо, если у вас есть, допишите сами.

Согласно традиции средневековой логической мысли, заданной Абеляром, модальное высказывание должно рассматриваться в двух смыслах de dicto и de re. Высказывание, в котором модальность относится к связке, «Сократ может быть бел» - это высказывание в смысле de re, и условия его истинности иные, нежели у соединенных предложений, в которых модус относится ко всему высказыванию (диктуму), т.е. «Возможно, что Сократ бел».

С двумя чёткими и с одним нечётким значением помимо «истинно» и «ложно» включает также третье значение, которое нечётко и трактуется как «не определено» или «неизвестно».

На основе троичных элементов - троичной ферритодиодной ячейки разработки Николая Брусенцова - в 1959 году в вычислительном центре МГУ спроектирована малая ЭВМ «Сетунь », выпущена в 46 экземплярах.

Логики

Логики Клини и Приста

Ниже показаны таблицы истинности для логических операций «Сильной логики неопределённости» (strong logic of indeterminacy ) Стивена Клини и «Парадоксальной логики» (logic of paradox, LP ) Приста. Обе логики имеют три логических значения - «ложь», «неопределённость» и «истина», которые в логике Клини обозначаются буквами F (false), U (unknown), T (true), а в логике Приста числами -1, 0 и 1.

AND (A, B)

A ∧ B		B
		F	U	T
A	F	F	F	F
	U	F	U	U
	T	F	U	T

(A, B)

A ∨ B		B
		F	U	T
A	F	F	U	T
	U	U	U	T
	T	T	T	T

MIN (A, B)

A ∧ B		B
		−1	0	+1
A	−1	−1	−1	−1
	0	−1	0	0
	+1	−1	0	+1

MAX (A, B)

A ∨ B		B
		−1	0	+1
A	−1	−1	0	+1
	0	0	0	+1
	+1	+1	+1	+1

Значение U присваивается выражениям, которые реально имеют значение T или F, но в данный момент это значение по каким-то причинам неизвестно, в результате чего возникает неопределённость. Тем не менее, результат логической операции с величиной U может оказаться определённым. Например, поскольку T & F = F и F & F = F, то и U & F = F. В более общем виде: если для некоторой логической операции oper выполняется соотношение
oper(F,F)=oper(F,T), то oper(F,U)=oper(F,F)=oper(F,T);
аналогично, если
oper(T,F)=oper(T,T), то oper(T,U)=oper(T,F)=oper(T,T).

При численном обозначении логических значений (–1, 0, 1) логические операции эквивалентны следующим численным операциям:

X ¯ = − X ; {\displaystyle {\bar {X}}=-X;} X ∨ Y = m a x (X , Y) ; {\displaystyle X\lor Y=max(X,Y);} X ∧ Y = m i n (X , Y) . {\displaystyle X\land Y=min(X,Y).}

Операция импликации в логиках Клини и Приста определяется формулой, аналогичной формуле двоичной логики:

X → Y = d e f X ¯ ∨ Y {\displaystyle X\rightarrow Y\ {\overset {\underset {\mathrm {def} }{}}{=}}{\bar {X}}\lor Y} .

Таблицы истинности для неё

IMP K (A, B), OR(¬A, B) A → B B T U F A T T U F U T U U F T T T

IMP K (A, B), MAX(−A, B) A → B B +1 0 −1 A +1 +1 0 −1 0 +1 0 0 −1 +1 +1 +1

Это определение отличается от определения импликации, принятого в логике Лукасевича.

Функциональный подход

Назовём функцию y = f (x 1 , x 2 , … , x n) {\displaystyle y=f(x_{1},\;x_{2},\;\ldots ,\;x_{n})} функцией трёхзначной логики, если все её переменные принимают значения из множества {0,1,2} и сама функция принимает значения из этого же множества. Примеры функций: max (x,y), min (x,y), x+1 (mod 3). Обозначим множесто всех функций трёхзначной логики. Под операцией над функциями будем понимать суперпозицию. Класс функций K из P 3 {\displaystyle P_{3}} назовём замкнутым, если любая суперпозиция функций из K принадлежит K . Система функций класса K называется полной, если любая функция из K может быть представлена суперпозицией функций этой системы. Полная система называется базисом, если никакая функция из этой системы не может быть представлена суперпозицией остальных функций этой системы. Доказано, что в P 3 {\displaystyle P_{3}} существует конечный базис (в частности, состоящий из одной функции). Замкнутый класс K называется предполным, если он не совпадает с P 3 {\displaystyle P_{3}} , но добавление любой функции, ему не принадлежащей, порождает P 3 {\displaystyle P_{3}} . С.В. Яблонским доказано , что в P 3 {\displaystyle P_{3}} существует 18 предполных классов. Также доказано, что все они имеют конечные базисы, в частности, состоящие из функций, зависящих не более чем от двух переменных