41 votos

Plano proyectivo de orden 12

Hice esta pregunta en el nuevo sitio de "desbordamiento" de Informática Teórica, y los comentaristas me sugirieron que la hiciera aquí. Esa pregunta es ici Y contiene enlaces adicionales, que dudo que pueda incrustar aquí porque no tengo suficiente reputación. De todos modos, aquí va:

Objetivo : Resolver la conjetura de que no existe un plano proyectivo de orden 12.

En 1989, utilizando la búsqueda por ordenador en un Cray, Lam demostró que no existe ningún plano proyectivo de orden 10. Ahora que se ha determinado el número de Dios del cubo de Rubik tras unas pocas semanas de búsqueda masiva por fuerza bruta (además de una inteligente matemática de la simetría), me parece que este problema abierto desde hace tiempo podría estar al alcance de la mano. Espero que esta pregunta sirva para comprobar la cordura.

El Cubo se resolvió reduciendo el tamaño total del problema a "sólo" 2.217.093.120 pruebas distintas, que podían ejecutarse en paralelo.

Preguntas:

  1. Se han mostrado casos especiales de inexistencia (de nuevo, por búsqueda informática). ¿Alguien sabe, si eliminamos esos y buscamos exhaustivamente (¿inteligentemente?) el resto, si el tamaño del problema es del orden de la búsqueda del cubo? (Tal vez sea demasiado esperar que alguien sepa esto....)

  2. ¿Alguna información parcial en este sentido?

71voto

Alexey Lebedev Puntos 4778

En realidad no conozco muchos resultados sobre planos de orden 12 en la línea de lo que hicieron Lam et. al. (a continuación enumero los pocos que conozco). Parece que hay una plétora de artículos que prueban restricciones en el grupo de colineación de un hipotético plano de este tipo, pero no sé cómo se podría utilizar ninguno de ellos para resolver el problema de la existencia.

Además, soy bastante escéptico de que refutar la existencia de planos de orden 12 mediante una búsqueda informática ayude mucho a la teoría general. Aunque ciertamente sería bueno saberlo, y si se encontrara realmente un plano de orden 12, sería muy emocionante; pero es difícil obtener conocimientos profundos de estas búsquedas combinatorias de fuerza bruta.

Ampliar el enfoque de Lam et. al. a planos de orden 12 es, en principio, posible. Pero probablemente todavía no es factible con los ordenadores actuales, ya que el espacio de búsqueda es un lote mayor que para el orden 10. De todos modos, aquí hay algunas razones por las que pienso eso, y al mismo tiempo un esbozo de las cosas que habría que hacer. Pero mi creencia personal es que se necesitarán algunas ideas sustancialmente nuevas para avanzar en esto. Por otra parte, sólo si se intenta realmente hacerlo se puede estar seguro... :)

A partir de aquí, supondré que estáis familiarizados con el "La búsqueda de un plano proyectivo finito de orden 10" y la notación utilizada en ella.

Un punto crucial fue la reducción de la (no) existencia al valor de ciertos coeficientes del enumerador de pesos $w_0$ à $w_{n^2+n+1}$ (se puede encontrar una buena exposición en "Sobre la existencia de un plano proyectivo de orden 10" de MacWilliams, Sloane y Thompson). Pero el verdadero avance fue cuando Assmus y Mattson demostraron que sólo hay que saber $w_{12},w_{15},w_{16}$ para determinar todos los demás. Me referiré a ellos como esencial coeficientes del enumerador de pesos.

Algunos pasos en este sentido para la orden 12 se han ejecutado en "Códigos ternarios y binarios para un plano de orden $12$ " por Hall y Wilkinson. Sin embargo, muchas propiedades y teoremas agradables serán difíciles de recuperar para el orden 12. Por ejemplo, para órdenes de la forma $8m+2$ , se conoce el $\mathbb{F}_2$ -de la matriz de incidencia. No es así para el orden 12, donde trabajar con un código ternario es en cierto modo más "natural". En particular, el $\mathbb{F}_3$ -El rango de la matriz de incidencia es conocido, pero, por desgracia, trabajar con un código ternario significa perder la identificación natural de las palabras de código con los conjuntos de puntos, por lo que se necesitarían toneladas de maquinaria nueva para explotar el código ternario. Así que me centraré aquí en el caso del código binario.

De todos modos, supongamos que hemos reducido al máximo el número de coeficientes enumeradores de pesos esenciales (Hall y Wilkinson lo redujeron a 16; recordemos que para $n=10$ sólo teníamos 3). Debemos calcular los coeficientes esenciales.

Según Lam, para $n=10$ y el caso $w_{12}$ , estimaron, mediante un método de Monte-Carlo (antes de hacerlo) que $4\times 10^{11}$ había que comprobar la configuración. No tengo un buen medio para calcular una buena estimación para $n=12$ pero para ello hay que determinar 16 coeficientes, y me atrevería a decir que algunos de ellos son mucho, mucho más difíciles que los tres casos de $n=10$ juntos. Varios órdenes de magnitud. Sin embargo, esto es sólo una intuición.

Supongamos que de alguna manera hemos conseguido superar esto y hemos calculado todos los coeficientes esenciales del enumerador de pesos. Entonces tendríamos a mano el enumerador de pesos completo (y no surgiría ningún plano proyectivo como subproducto de nuestra búsqueda). Ahora empieza la parte difícil (que corresponde aproximadamente a la segunda mitad del artículo de Lam), la que les llevó 2 años para $n=10$ : Tenemos que derivar de alguna manera una contradicción (o construir un plano). Hay que hacer mucho trabajo de base (extender cosas de $n=10$ ), antes de empezar a escribir el código...

Ah, bueno. Para cualquiera que quiera probar esta estrategia en $n=12$ recomendaría que primero se intentara reproducir el $n=10$ con los ordenadores modernos debería ser posible hacerlo mucho, mucho más rápido de lo que tardaron Lam et. al. originalmente (esta verificación ya podría interesar a algunas personas por sí sola). En realidad, al principio, inténtelo con ejemplos aún más pequeños ( $n=6,8$ ), entonces sube.

11voto

Peter Puntos 1681

Se trata de una información (¡muy!) parcial. Pueden ser los casos especiales de inexistencia que mencionas:

  1. Chihiro Suetake, "La inexistencia de planos proyectivos de orden 12 con un grupo de colineación de orden 16" Journal of Combinatorial Theory, Serie A , Volumen 107, número 1, julio de 2004, páginas 21-48 .
  2. Kenzi Akiyama1, Chihiro Suetake, "La inexistencia de planos proyectivos de orden 12 con un grupo de colineación de orden 8", Revista de diseños combinatorios , Volumen 16, número 5, páginas 411-430, septiembre de 2008 .

No sé si estos resultados reducen sustancialmente el espacio de búsqueda.

i-Ciencias.com

I-Ciencias es una comunidad de estudiantes y amantes de la ciencia en la que puedes resolver tus problemas y dudas.
Puedes consultar las preguntas de otros usuarios, hacer tus propias preguntas o resolver las de los demás.

Powered by:

X