SAT攻撃で「タルスキの高校代数問題」の最小反例モデルを解明

A SAT Attack on Tarski's High School Algebra Problem

SAT攻撃で「タルスキの高校代数問題」の最小反例モデルを解明

タルスキの高校代数問題は、正の整数の加算・乗算・冪乗に関する真の等式が、11個の基本公理から導けるかどうかを問うものです。Wilkieは公理から導けない恒等式を発見し、Gurevičは59要素の反例モデルを構築しました。その後、BurrisとYeatsは12要素の反例モデルを発見し、Zhangは11要素未満の反例が存在しないことを示しました。本研究ではSATソルバーを用いて、最小の反例モデルが12要素であることを証明し、同型を除いて8,957,952個の反例モデルが存在することを示しました。さらに、自動形式化によりLeanで証明の正しさを検証しました。

我々のSATアプローチは、等式理論における反例モデル探索専用ツールであるMace4やSEMよりも優れた性能を発揮しました。
  1. NooneAtAll3

    SATソルバーの論文は大好きだ。補助変数のテクニックはいつ見ても面白い。なぜなら、それが一箇所にまとめてリストアップされることは滅多にないからだ。例えばここでは、{f(x,y,z)==g(x,y,z)}と言う代わりに、著者らは変数グループa_w:=(f(x,y,z)=w||g(x,y,z)=w)を作り、それに「高々1個」制約を適用している。両方の関数が全体で1つの結果しか持てないなら、等しくないことはあり得ない。これは反復するためのインデックスを追加するが、f()とg()の内部サブ式を分離し、(この問題では)2つのインデックスを削除して、節のn乗全体を落とすことになる。

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    私が理解できないのは、彼らがタルスキの問題そのものを探しているのではなく、その特定の解(与えられたものから導かれない1つの恒等式)を探していることだ。私はウィルキーとは別の方法で期待を裏切る算術モデルを探すだろう。

  2. zero_k

    彼らが使っている対称性破壊システム(satsuma)を書いたMarkus Andersは、まさに天才だ。彼のKissatのバージョンは、もちろんsatsumaを使って、今年のSATコンペティションで優勝した:

    https://satcompetition.github.io/2026/downloads/satcomp26sli...

    スライド18を見てほしい。彼が勝つのを見るのは本当に嬉しかった。私はずっと対称性破壊の大ファンで、私が開発しているCryptoMiniSatには、何年もの間、対称性破壊システムBreakID(Markusのsatsumaより_はるかに_遅い)が組み込まれている。

  3. 406380581

    下限は以前の研究で既に確立されていた: https://zenodo.org/records/18568303

  4. munchler

    なぜ減算が代数の一部ではないのか?それは確かにすべての高校生にとって馴染み深いものだ。この省略が反例を可能にしており、そのため、その開示はIMHOとしては少しがっかりだ。

  5. dooglius

    根本的な問題はゲーデルの不完全性定理によって不可能であることが証明されているのではないか?

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2026-08-16