確定的エラーの削減、最先端ですか?


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rビットのランダム性を使用するランダム化(BPP)アルゴリズムAします。選択したδ > 0に対して、成功確率を1 - δに増幅する自然な方法は次のとおりです。r1δδ>0

  • 独立した実行+多数決:A個別にT=Θ(log(1/δ)回実行し、出力の多数決を取ります。これにはrT=Θ(rlog(1/δ))のランダム性が必要です。T=Θ(log(1/δ))係数で実行時間を爆発させます
  • ペアごとに独立した実行+チェビシェフ:A「ペアごとに独立して」T=Θ(1/δ)回実行し、しきい値と比較します。これにはrT=Θ(r/δ)ビットのランダム性が必要で、実行時間をT=Θ(1/δ)因子。

Karp、Pippenger、およびSipser [1] (明らかに、私は論文自体に手を入れることができなかった、それは中古のアカウントです)強力な通常のエキスパンダーに基づく代替アプローチを提供しました:基本的に、エキスパンダーの2rノードを参照してくださいランダムシードとして。rランダムビットを使用してエキスパンダーのランダムノードを選択し、

  • 短いランダムな長さのウォーク行うT=Θ(log(1/δ))そこから、実行AT種子は多数決を取る前に、パス上のノードに対応します。これにはr+T=r+Θ(log(1/δ))ビットのランダム性が必要であり、T=Θ(log(1/δ))係数で実行時間を爆発させます

  • 多数決を行う前に、現在のノードのすべてのネイバー(または、より一般的には、現在のノードの距離c内にあるすべてのノード)でAを実行します。これにはrビットのランダム性が必要で、T = dファクターで実行時間を爆破します。dは次数(または距離c近傍の場合はd c。パラメーターを適切に設定すると、T = poly 1 / δ こちら。crT=dddccT=poly(1/δ)

決定論的エラーの削減に対応する最後の項目に興味があります。依存性還元後の任意の改善[1]、があったT上のδ?何が現在の最高の達成可能- 1/δγいるためγ>1γ>0?(BPPRP?)

注:BPPではなくRPにも(非常に)興味があります。[2]で紹介したように、関連する構造は、もはやパンダではありませんが、分散機(例えば、これらの参照の講義ノート、TA-ShmaによるとESP。表3)。決定論的(許容されるrよりもランダムなビットが1つ少ない)増幅に対応する境界は見つかりませんでしたが、(より重要なことには)関連するパラメータ範囲の最先端の明示的な分散器の構成は何ですか? 。BPPr


[1] Karp、R.、Pippenger、N.およびSipser、M.、1985。時間ランダム性のトレードオフ。確率的計算の複雑さに関するAMS会議(Vol。111)。

[2]コーエン、A。およびウィグダーソン、A.、1989年10月。分散器、決定論的増幅、および弱いランダムソース。第30回コンピューターサイエンスの基礎に関する年次シンポジウム(pp。14-19)。IEEE。


私の理解は次のとおりです(主に前述の講義ノートについて TA-ShmaのものをバンMelkebeek、およびによってそれらのシンシア・ドワーク分散機が指数関数的に増幅する素晴らしいです、私の知る限り。与えられた数よりランダムビットを場合ではなく、ランダム性の余分なビットはありません
クレメントC.

(これらのいくつかの余分なビットを使用したい場合は、Ta-Shmaの講義に非常に便利な要約テーブルのセットがあります)。余分なランダム性がないため、エキスパンダーベースのBPP / RPアプローチが唯一のものに見えます(BPPに関するvan Melkebeekのノート、RPバリアントに関するDworkのノートを参照してください。両方とも非常によく似ており、論文[1]直接のPDFが見つかりませんでした)。展開グラフの次数と展開に依存するため、の多項式の次数に明示的な境界を与えるものはありません。poly(1/δ)
クレメントC.

それは少なくとも線形になりますが、エキスパンダーグラフの(現在の)最もよく知られている構造ではどうなりますか?実際には、確率的な構造でも?1/δ
クレメントC.

関連する(ただし、特定の質問には答えない):Salil VadhanのPseudorandomnessのセクション3.5.4およびセクション4(問題4.6)。
クレメントC.

回答:


3

van Melkebeekの講義ノートにはすでにO(1/δ)限界をか?そこにあるバインドλ高々O(δ)そして、λ=O(1/d)既存の構造を使用します。

Dworkの講義ノートでも、必要な条件は、ある定数に対して展開がC/δであることです。C(距離cのポイントを見ると、本質的に展開を改善するためにパワーを使用します)。これも度O(1/δ)で得られます。

おそらく下限があります Ω(1/δ)必要な実行回数に Ω 1 / δ )のがあります。


なるほど-言い直して、これが正しいことを確認します。まかせα>0我々はスペクトル学位があれば、元の誤り確率である上のエキスパンダーR = 2 、R固有値秒でノードをλ dR=2r(ここで、Cα、明示的なRPとBPPのために異なっている)、その後、我々は時間ランニングで爆発を得るdは。したがって、明示的なNdλδCαCαdで-expandersを λ C / (N,d)すべてのためのND、すべての我々の必要性があるD=Oα1/δ満足することにバインドされたため。λC/dNdd=Oα(1/δ)
クレメントC.

dd1λ=O(1/d) nnO((log3d)/d)
Clement C.
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