Kolmogorov complexity and computably enumerable sets

We study the computably enumerable sets in terms of the: (a) Kolmogorov complexity of their initial segments; (b) Kolmogorov complexity of finite programs when they are used as oracles. We present an extended discussion of the existing research on this topic, along with recent developments and open problems. Besides this survey, our main original result is the following characterization of the computably enumerable sets with trivial initial segment prefix-free complexity. A computably enumerable set $A$ is $K$-trivial if and only if the family of sets with complexity bounded by the complexity of $A$ is uniformly computable from the halting problem

Optimal asymptotic bounds on the oracle use in computations from Chaitin’s Omega

Chaitin’s number is the halting probability of a universal prefix-free machine, and although it depends on the underlying enumeration of prefix-free machines, it is always Turing-complete. It can be observed, in fact, that for every computably enumerable (c.e.) real �, there exists a Turing functional via which computes �, and such that the number of bits of that are needed for the computation of the first n bits of � (i.e. the use on argument n) is bounded above by a computable function h(n) = n + o (n). We characterise the asymptotic upper bounds on the use of Chaitin’s in oracle computations of halting probabilities (i.e. c.e. reals). We show that the following two conditions are equivalent for any computable function h such that h(n)

Characterizing the strongly jump-traceable sets via randomness

We show that if a set $A$ is computable from every superlow 1-random set, then $A$ is strongly jump-traceable. This theorem shows that the computably enumerable (c.e.) strongly jump-traceable sets are exactly the c.e.\ sets computable from every superlow 1-random set. We also prove the analogous result for superhighness: a c.e.\ set is strongly jump-traceable if and only if it is computable from every superhigh 1-random set. Finally, we show that for each cost function $c$ with the limit condition there is a 1-random $\Delta^0_2$ set $Y$ such that every c.e.\ set $A \le_T Y$ obeys $c$. To do so, we connect cost function strength and the strength of randomness notions. This result gives a full correspondence between obedience of cost functions and being computable from $\Delta^0_2$ 1-random sets.Comment: 41 page

Calibrating the complexity of Delta 2 sets via their changes

The computational complexity of a Delta 2 set will be calibrated by the amount of changes needed for any of its computable approximations. Firstly, we study Martin-Loef random sets, where we quantify the changes of initial segments. Secondly, we look at c.e. sets, where we quantify the overall amount of changes by obedience to cost functions. Finally, we combine the two settings. The discussions lead to three basic principles on how complexity and changes relate

Kolmogorov complexity

In dieser Dissertation werden neue Ergebnisse über Kolmogorovkomplexität diskutiert. Ihr erster Teil konzentriert sich auf das Studium von Kolmogorovkomplexität ohne Zeitschranken. Hier beschäftigen wir uns mit dem Konzept nicht-monotoner Zufälligkeit, d.h. Zufälligkeit, die von Martingalen charakterisiert wird, die in nicht-monotoner Reihenfolge wetten dürfen. Wir werden in diesem Zusammenhang eine Reihe von Zufälligkeitsklassen einführen, und diese dann von einander separieren. Wir präsentieren auß erdem einen systematischen überblick über verschiedene Traceability-Begriffe und charakterisieren diese durch (Auto-)Komplexitätsbegriffe. Traceabilities sind eine Gruppe von Begriffen, die ausdrücken, dass eine Menge beinahe berechenbar ist. Der zweite Teil dieses Dokuments beschäftigt sich mit dem Thema zeitbeschränkter Kolmogorovkomplexität. Zunächst untersuchen wir den Unterschied zwischen zwei Arten, ein Wort zu beschreiben: Die Komplexität, es genau genug zu beschreiben, damit es von anderen Wörter unterschieden werden kann; sowie die Komplexität, es genau genug zu beschreiben, damit das Wort aus der Beschreibung tatsächlich generiert werden kann. Diese Unterscheidung ist im Falle zeitunbeschränkter Kolmogorovkomplexität nicht von Bedeutung; sobald wir jedoch Zeitschranken einführen, wird sie essentiell. Als nächstes führen wir den Begriff der Tiefe ein und beweisen ein ihn betreffendes Dichotomieresultat, das in seiner Struktur an Kummers bekanntes Gap-Theorem erinnert. Zu guter Letzt betrachten wir den wichtigen Begriff der Solovayfunktionen. Hierbei handelt es sich um berechenbare obere Schranken der Kolmogorovkomplexität, die unendlich oft scharf sind. Wir benutzen sie, um in einem gewissen Zusammenhang Martin-Löf-Zufälligkeit zu charakterisieren, und um eine Charakterisierung von Jump-Traceability anzugeben

Computability Theory

Computability is one of the fundamental notions of mathematics, trying to capture the effective content of mathematics. Starting from Gödel’s Incompleteness Theorem, it has now blossomed into a rich area with strong connections with other areas of mathematical logic as well as algebra and theoretical computer science