単調関数を計算するために必要な否定の数は?


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Razborovは、単調関数マッチングがmPにないことを証明しました。しかし、いくつかの否定を持つ多項式サイズの回路を使用してマッチングを計算できますか?マッチングを計算するO(nϵ)否定を持つP / poly回路はありますか?否定の数とマッチングのサイズの間のトレードオフは何ですか?

回答:


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マルコフがあることが判明任意の機能入力のみを用いて計算することができるログN + 1 否定。効率的で建設的なバージョンは、フィッシャーによって説明されました。GLLブログの結果の説明もご覧ください。nlog(n+1)

より正確に:

定理:と仮定回路によって計算されたCGのゲートは、それはまた、回路によって計算されるC *2 G + O N 2 ログ2 N ゲートとログN + 1 否定。f:{0,1}n{0,1}mCgC2g+O(n2log2n)log(n+1)

主なアイデアは、Cの各ワイヤに、C ∗のパラレルワイヤw を追加し、常にwの補数を運ぶことです。ベースケースは、入力線のためのものである:フィッシャーは反転回路を構築する方法について説明I X = ¯ XO N 2 ログ2 N ゲートのみ ログN + 1 否定。回路のANDゲートの場合はC、我々は拡張できますwCwCwI(x)=x¯O(n2log2n)log(n+1)C ' = B 'C 、及び同様のためのORゲート。Cの NOTゲートの費用はかかりません。NOTゲート下流で w w 役割を入れ替えるだけです。このように、インバーターのサブ回路以外の回路全体は単調です。a=bca=bcCww

AAマルコフ。関数系の反転の複雑さについて。J. ACM、5(4):331–334、1958。

MJフィッシャー。否定制限ネットワークの複雑さ-簡単な調査。では オートマトン理論と形式言語、71-82、1975


P / poly回路ですか?
匿名

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はい、回路のサイズはから2 g + O n 2 log 2 n になります。ここでnは入力の数です。結果のより正確な記述を含むように応答を拡張し、自己完結型にしました。g2g+O(n2log2n)n
mikero

4
また、P / polyの一部の明示的な(マルチ出力)単調関数は、P / poly にとどまるために少なくとも否定を必要とますlognO(loglogn)
Stasys

2
質問(回路/式の/ etc否定の力)のこのラインでは、以下が関連する可能性がある:eccc.hpi-web.de/report/2014/144eprint.iacr.org/2014/902、および ECCC。 hpi-web.de/report/2015/026
クレメントC.


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n個の否定を使用してビットの反転を計算する方法2n1n

してみましょうビットすなわち、降順にソートすることが <jは意味のx I X jは。これは、Ajtai–Komlós–Szemerédiソーティングネットワークのようなモノトーンソーティングネットワークによって実現できます。x0,,x2n1i<jxixj

我々は、のために反転回路を定義するビットのI NX誘導:我々は、ベースケースの場合、N = 1I 1 0X= ¬ X 0。ましょmは= 2 N - 1。我々は減らすIは、N(のための2 M + 1 1ビット)I N - 1つのためのゲート(M2n1In(x)n=1I01(x):=¬x0m=2n1In2m+1In1mビット)とおよびゲートを使用した1つの否定ゲート。私たちは、計算するために否定を使用¬ X メートルを。以下のために< mはY I= X I¬ X MX M + II n 1を使用してyを反転します。これで、次のようにI nを定義できます。¬xmi<myi:=(xi¬xm)xm+iIn1yIn

Iin:={Iin1(y)¬xmi<m¬xmi=mIin1(y)¬xmi<m

x nの可能な値を考慮し、xが減少しているという事実を使用することにより、この反転簡単に検証できます。xxnx

Michael J. Fischer著、否定制限ネットワークの複雑さ-簡単な調査、1975年。

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