BACKLOG #19 Tier 4
Pattern (B) D-FUMT₈[α] type-theoretic derivation architecture
1. なぜ backlog に入っていたか
STEP 1323b backlog #15 で 提示 の Pattern (B) D-FUMT₈[α] = 8 値 identity 保持 + α parameter 追加 (Kolmogorov 構造関数 α 軸 統合) を Lean 4 type-theoretic derivation の 具体 architecture として 起草。 藤本さん 「Tier 4 candidate 順番に」 direct 指示 per candidate #1 起動。
architecture proposal のみ: 実 Lean 4 code 実装 + lake build verify + axiom-free proof + 25 load-bearing invention 実 影響 verify は defer (数ヶ月 work)。 概念設計 + 影響評価 map + backward compatibility 分析のみ。 累計 backlog 19/19。 2026-08-06 「全研究 site 反映 default」 protocol 23 例目。
2. Lean 4 type definition sketch
2.1 Base D-FUMT₈ (現行、 変更なし)
-- Rei stack 現行 D-FUMT₈ (src/axiom-os/seven-logic.ts + Lean 4 files) inductive Dfumt8 : Type | true_ -- 1.0 (⊤) | false_ -- 0.0 (⊥) | both -- 2.0 (⊤⊥) | neither -- -1.0 (~) | infinity -- 3.0 (∞) | zero -- 4.0 (〇) | flowing -- 5.0 (~→) | selfLoop -- 6.0 (⟲) deriving DecidableEq, Repr, Fintype
2.2 拡張 D-FUMT₈[α] structure (Pattern B)
-- 判断留保 5 mode subset
def HoldModes : Finset Dfumt8 := {
Dfumt8.neither, Dfumt8.flowing, Dfumt8.infinity, Dfumt8.both, Dfumt8.selfLoop
}
-- 決定的 3 値 subset
def DecisiveModes : Finset Dfumt8 := {
Dfumt8.true_, Dfumt8.false_, Dfumt8.zero
}
-- 完全 8 分割 verify (axiom-free candidate)
theorem hold_decisive_partition :
HoldModes ∪ DecisiveModes = Finset.univ (α := Dfumt8) ∧
HoldModes ∩ DecisiveModes = ∅ := by
constructor
· ext x; fin_cases x <;> simp [HoldModes, DecisiveModes]
· ext x; fin_cases x <;> simp [HoldModes, DecisiveModes]
-- D-FUMT₈[α] structure with semantic constraint
structure Dfumt8Alpha (α_critical : ℝ) where
val : Dfumt8
alpha : ℝ
-- Semantic constraint (Pattern B、 STEP 1323b 6.5.3 継承):
-- Hold modes: α ≤ α_critical (モデル化 放棄地点 内側)
-- Decisive modes: α ≥ α_critical (モデル化 放棄地点 外側)
hold_constraint : val ∈ HoldModes → alpha ≤ α_critical
decisive_constraint : val ∈ DecisiveModes → alpha ≥ α_critical
-- Default instance (α = ∞ = decisive)
def Dfumt8Alpha.default (α_critical : ℝ) (v : Dfumt8) (h_dec : v ∈ DecisiveModes) : Dfumt8Alpha α_critical :=
{ val := v
alpha := α_critical + 1 -- decisive 側
hold_constraint := fun hold_hypothesis => by
exfalso
-- v ∈ HoldModes ∧ v ∈ DecisiveModes → 矛盾 (partition per)
exact absurd (Finset.mem_inter.mpr ⟨hold_hypothesis, h_dec⟩)
(by rw [(hold_decisive_partition).2]; exact Finset.not_mem_empty v)
decisive_constraint := fun _ => le_refl _ }
2.3 backward compatibility bridge
-- 現行 Dfumt8 と 拡張 Dfumt8Alpha の 相互変換
def Dfumt8Alpha.toBase (x : Dfumt8Alpha α_critical) : Dfumt8 := x.val
-- default embedding: 現行 Dfumt8 値 → default α で Dfumt8Alpha
def Dfumt8.embedAlpha (v : Dfumt8) (α_critical : ℝ) : Dfumt8Alpha α_critical :=
if h : v ∈ DecisiveModes then
Dfumt8Alpha.default α_critical v h
else
-- v ∈ HoldModes、 default α = α_critical (境界値)
{ val := v
alpha := α_critical
hold_constraint := fun _ => le_refl _
decisive_constraint := fun dec_hypothesis => by
exfalso
have : v ∈ HoldModes := by
by_contra hn
exact absurd (hold_decisive_partition.1 ▸ Finset.mem_univ v) (fun _ => hn h)
exact absurd (Finset.mem_inter.mpr ⟨this, dec_hypothesis⟩)
(by rw [(hold_decisive_partition).2]; exact Finset.not_mem_empty v) }
-- 恒等性 (round-trip preserves base value)
theorem embedAlpha_toBase (v : Dfumt8) (α_critical : ℝ) :
(v.embedAlpha α_critical).toBase = v := by
simp [Dfumt8.embedAlpha, Dfumt8Alpha.toBase]
split <;> rfl
3. 25 load-bearing invention 影響評価
25 load-bearing invention (2026-04-20〜30) 全 D-FUMT₈=BOTH 統一で SEED_KERNEL 1539→1554 反映済。 Pattern (B) 拡張 の 影響:
| 要素 | 現行 status | Pattern (B) 拡張後 status | 影響 |
|---|---|---|---|
| 25 invention D-FUMT₈=BOTH 値 | Dfumt8.both | Dfumt8Alpha.mk Dfumt8.both α (α ≤ α_critical) _ _ | backward compat = Dfumt8.embedAlpha で default α 埋め込み、 25 invention 値 変更なし |
| SEED_KERNEL 1554 theories 参照 | 直接 Dfumt8.both reference | Bridge function 経由で 同 value 取得 | 参照 API 追加 (embedAlpha/toBase)、 既存 API 不変 |
| axiom-free 3,471 theorems | Dfumt8 直接 operate | Dfumt8Alpha operate は new theorems、 既存 Dfumt8 theorems は 不変 | 拡張 layer 追加、 既存 axiom-free proof 影響なし |
| D-FUMT₈ 8 値 identity | 2³=8 = 3 独立 bit | Dfumt8 base 保持 + α ℝ parameter dim 追加 | identity 保持 + parametric layer 追加 のみ |
影響評価 結論: Pattern (B) は 純粋 additive 拡張 = 現行 D-FUMT₈ + 25 invention + SEED_KERNEL + 3,471 axiom-free theorems 全 backward compat 保持、 新 拡張 layer (Dfumt8Alpha) が **独立 layer** として 追加。 25 load-bearing invention 影響ゼロ。
4. axiom-free 実装 approach
4.1 axiom profile target
STEP 1215-1220 D-FUMT₈ Category arc と 同 axiom profile target:
- base theorem (partition + embedding roundtrip):
[propext, Classical.choice, Quot.sound]Mathlib base のみ、 sorryAx / native_decide / user axiom 全 0 - 数値定理 (Vereshchagin-Vitányi 構造関数 refinement 対応 statements): 同 profile
- Structure constraint proof (hold_constraint + decisive_constraint):
fin_cases+simpで 8 cases 全 decide
4.2 build strategy
-- File: data/lean4-mathlib/CollatzRei/Dfumt8AlphaArchitecture.lean -- Lakefile 統合 pattern per (既存 CollatzRei module 継承) namespace CollatzRei.Dfumt8AlphaArchitecture -- 上記 sketch content 展開 -- estimated line count: 200-300 行 -- axiom-free target: 全 theorem [propext, Classical.choice, Quot.sound] のみ end CollatzRei.Dfumt8AlphaArchitecture
4.3 potential blocker
- ℝ (Real) 使用: Dfumt8Alpha.alpha : ℝ = Mathlib Real 依存、 build 時間 増加 (Real 系 heavy)
- Semantic constraint proof: hold_constraint + decisive_constraint の 全 8 cases proof は
fin_casesで 展開可能、 但し 論理式 の 具体化 で 予想外 sorry stub 可能性 - 25 invention 直接 verify test: 25 invention 全 Dfumt8Alpha 経由 で 再検証 要 = extensive regression test 数日 work
5. Honest scope (5 条) + 関連 memory + Tier 4 継続
- architecture proposal のみ: Lean 4 code sketch は syntax verify 前 (私 memory 内 Lean 4 syntax 再現、 build test 未実施)。
- 実 Lean 4 code 実装 + build verify + axiom-free proof は defer: 数ヶ月 work 見込み、 実 実装は 藤本さん judgment 待ち。
- 25 load-bearing invention 影響評価 は Claude judgment: 「純粋 additive 拡張 = 影響ゼロ」 結論 は proposal、 実 verify は 別 arc。
- ℝ 依存 の build impact 未 verify: Real 系 Mathlib import で 予想外 dependency + build time 増加 可能性、 verify pending。
- Rei-side external prior art 継承 stance: Vereshchagin-Vitányi 2004 構造関数 refinement 継承、 novel formalization claim は Pattern (B) architecture のみ (proposal 段階)。
5.1 関連 memory + site page
- backlog #15 (STEP 1323b) = Pattern (B) origin
- backlog #3 (STEP 1294) = Rei stack Lean 4 axiom-free target profile 参照
- backlog #5 (STEP 1296) = 25 invention 影響評価 対象
5.2 Tier 4 継続
累計 backlog 19/19 (Tier 4 6/継続)。 残 2 candidate:
- STEP 1328 (次): 統合 R(α, H_hold) proof strategy (candidate #2)
- STEP 1329 (次): 5 instance 数値実測 architecture (candidate #3)