されている


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ここで他のユーザーにとって興味深いかもしれないので、この質問を共有すると思いました。

均一なクラス()にある関数は、小さな不均一なクラス(、つまり不均一な)にもあり、これは関数がより小さい均一なクラス(ような)?この質問に対する答えが肯定的な場合、を含む最小の均一複雑度クラスは何ですか?負の場合、興味深い自然な反例を見つけることができますか?A C 0 / P O LのY A C 0 P N P A C 0 / P O LのYNPAC0/polyAC0PNPAC0/poly

あるAC0/polyNP中に含まれるP

注:友人は既に私の質問にオフラインで部分的に回答しています。彼が自分で追加しない場合、彼の回答を追加します。

この質問は、次の非公式の質問を形式化する2回目の試みです。

不均一性は、自然な均一問題の計算に役立ちますか?


関連:


@Kaveh:たぶん、興味深い質問は、P /ポリおよびNPではなく、P。(?それとも、この簡単すぎる)で自然な問題のために頼むことであろう
ロビンコタリ

それは面白いようですが、私は自然の問題を見つけることが容易になることを確認していない:@Robin NPP/polyP
カベ

1
@all:この質問と答えについてもう少し考える必要があります。それは非常に自然な質問のようです。しかし、私は答えに不安を感じる:最初、私たちは置き換えることにより、仮定を弱めることができますN Tを、私はmはE FをD Tは私がmのE F fは非常に速く成長しているが関数; 第二に、反例はA C 0 / p o l yだけではありませんNEXPEXPNTime(f)DTime(f)fAC0/polyただし、すべてのnに対してサイズすべての入力で関数が一定であるため、サイズ1の回路があります。これらの2つの理由は、これが正しい質問ではないと言っているかもしれません。nn
カベ

2
@Kaveh:おそらく、スコットアーロンソンによって定義されたクラスYPを見たいと思うかもしれません。P / polyに似ていますが、「アドバイス」は信頼されていません。つまり、NPがcoNPと交差するように見えますが、ミラーリング監視は入力長にのみ依存できます。YPはP / polyにあり、均一なクラスです。おそらくYPにはあるがPにはない問題は、あなたが探している問題の例です。回路によってアドバイスを検証する必要があるため、P、P /ポリではなく、自然で均一なものであり、おそらく自明ではありません。
ロビンコタリ

2
@Kaveh:クラスYP(「依田多項式時間」)は、より正式にスコットの紙に「量子状態の学習可能性」[定量-PH / 0608142]に定義されて
アレッサンドロCosentinoさん

回答:


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ライアンの答えを簡単に示します。仮定。言語を定義するL = { x | x | Λ }。仮定Λ N E Eは、に変換さL N P P。また、自明L A C 0 / P O リットルYΛNEEL={x:|x|Λ}ΛNEELNPPLAC0/poly


1
いい答えはユヴァル!
大ル

1
基本的に同じ変換がBook 1974で使用されており、NP∖Pが集計言語を含む場合にのみE≠NEを示します。
伊藤剛

念のために:私が正しく理解していることを行いますxの長さは単項で書かれていますか?|x|x
ビンセント

@Vincentここで、は整数ではなく文字列ですx | その長さです。x|x|
ユヴァルフィルマス16

はい、それは私を混乱させるものです。もしは、何らかの文字列の長さですx | は整数なので、どうすればΛの要素になりますか?|x||x|Λ
ビンセント

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最初の質問への回答:ありそうもない。

Theorem: If NPAC0/polyP then NEXP=EXP.

Given a circuit C that outputs a bit, define the decompression of C to be the bit string obtained by evaluating C on all possible inputs. That is, the decompression is C(0n)C(0n11)C(0n210)C(1n).

Define the Succinct 3SAT problem as: given a circuit C of size n, does its decompression encode a satisfiable Boolean formula? Succinct 3SAT is well-known to be NEXP complete.

Now consider the language

L={1n|the integer n written in binary is a yes-instance of Succinct 3SAT}.

L is clearly in AC0/poly, since you can just hardcode whether 1n is in L, for each n.

L is also in NP: the integer n written in binary has length about logn, so the decompression of this circuit has length no more than O(n). Hence the satisfying assignment has length at most O(n).

But by the same observations, if LP, then NEXP=EXP, because it means that you have an O(nc) time algorithm for deciding every instance of Succinct 3SAT of length logn.

Your second question is wide open (and open-ended).


Why do you need to take some complete problem?
Yuval Filmus

Thought it made the argument easier to follow.
Ryan Williams

Thank you Ryan for your nice answer and the explanation. I guess you would not mind if I accept Yuval's answer although you were the first person to post.
Kaveh

11

To the question of Kaveh "Can non-uniformity help us in computing natural uniform problems?"

I think the answer is "yes", sometimes. Consider, for example, the Subset-Sum problem: given a sequence of n positive real numbers, decide whether some subset of them sums up to 1. This is an NP-hard problem even if restricted to positive integers (Knapsack). But Friedhelm Meyer auf der Heide (1984) has shown that, for any n, the problem can be solved by a linear decision tree of depth smaller than n5. In such a tree tests are of the form: is a linear combination of input variables larger than some threshold. Non-uniformity here is important: for every n we may have entirely different algorithm (decision tree).

References:


Thank you. Interesting result, but looking at A Polynomial Linear Search Algorithm for the n-Dimensional Knapsack Problem, it seems a little bit of cheating to me. The size of the nonuniform program is exponential, only the depth is polynomial, it is like considering the whole computation tree of an NP algorithm on inputs of size n (it is like polynomial depth exponential size circuits).
Kaveh

1
By a similar argument, we can say that any problem is solvable in constant time 2, because the table of answers can be expressed by a CNF. I like Ryan and Yuval's construction more because it shows that although the problem is complicated in the uniform setting, for each input size it is very easy to solve.
Kaveh

1
Kaveh, you are right: here we are interested in time (=depth), not in space (=log of network size). But note that a trivial algorithm for Subset-Sum would require time (depth) 2n to test all subsets of a given input string. Also, I thought your ask about natural candidates, not just for separation :-)
Stasys

1
Of course, the Subset-Sum problem has a trivial non-deterministic algorithm: just guess a subset summing up to 1. But we speak about deterministic algorithms. And that of Mayer auf der Heide is a deterministic one. B.t.w. I am also not very excited about his result. Had he shown this for the size (not for just for depth = time), we would already have NPP/poly. Still, this is one of THE results.
Stasys

4
@Kaveh: But NP itself is a big OR of P. The "time version" of P vs. NP is: can we replace this big OR by a deterministic algebraic decision tree of polynomial depth (with P on the leaves)? Recall that the trivial depth for Subset-Sum is 2^n (not n). Dopkin and Lipton (1978) showed that depth n^2/2 is necessary, and it was widely believed that this can be improved to n^k for any k. Mayer auf der Heide refuted this belief: k=5 is enough. Thus, non-uniformity CAN help, if we are interested in depth (time).
Stasys
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