BPP'den P'ye başarılı derandomizasyon örnekleri


15

Başarılı derandomizasyonun veya en azından hedefine (sertlik rasgelelik bağlantısı değil) doğru somut kanıtlar gösterme konusunda bazı önemli örnekler nelerdir ?P=BPP

Aklıma gelen tek örnek AKS deterministik polinom zaman primallik testidir (bunun için bile GRH varsayımında bir metodoloji vardı). Peki derandomizasyon için örnek olarak hangi spesifik kanıtlarımız var (yine sertlik veya kehanet bağlantısı değil)?

Lütfen sadece zaman karmaşıklığı gelişiminin randomize poli'den deterministik poli'ye veya belirli problemlere çok yakın bir şeye gösterildiği yerlerde saklayın .


Aşağıdaki bir yorum daha ve bu sorgu yardımcı olacaktır fazla bilmiyorum.

Chazelle, http://www.cs.princeton.edu/~chazelle/linernotes.html'de 'Tutarsızlık Yöntemi: Rasgelelik ve Karmaşıklık (Cambridge University Press, 2000)' altında çok ilginç bir ifadeye sahiptir .

“Benim için sonsuz bir hayranlık kaynağı, deterministik hesaplamanın daha derin bir anlayışının randomizasyon ustalığını gerektirmesi gerekti. Bu kitabı, bu güçlü bağlantıyı göstermek için yazdım. Minimum yayılan ağaçlardan doğrusal programlamaya, Delaunay üçgenlemelerine kadar, en verimli algoritmalar genellikle olasılık çözümlerinin derandomizasyonlarıdır. Tutarsızlık yöntemi, tüm bilgisayar bilimlerindeki en verimli sorulardan birini gündeme getiriyor: Rastgele bitlere ihtiyacınız olduğunu düşünüyorsanız, lütfen bize nedenini söyle? '


2
Birçok algoritma, koşullu beklentiler yöntemi, kötümser tahminciler yöntemi ve sınırlı bağımsızlık örnek uzayları kullanılarak genel teknikler kullanılarak derandomize edilebilir. Aslında, öncelik testi ve polinom kimlik testi o kadar meşhur ki standart derandomizasyon tekniklerine direnen doğal fonksiyonların nadir örnekleri.
Sasho Nikolov

1
@SashoNikolov teşekkür ederim yorum bazı örnekler üzerinde tam bir cevap olarak genişletilebilir olabilir. Ayrıca tek nedeni insan inanıyoruz devre karmaşıklığını ile sertlik rasgelelik bağlantı ? P=BPP

1
Bunun bir cevap için biraz fazla temel olduğunu düşünüyorum. Ayrıntılar ve örnekler için Alon-Spencer'daki derandomizasyon bölümüne bakın: bahsettiğim üç tekniği kapsar.
Sasho Nikolov

BPP sınıfı ile ilgili ilginç olan şey, teorik tanımının, rastgele alanların ve rastgele kolomogrov rasgelelik ölçülerinin kullanılmasıyla kolayca gösterilebilen rasgele girdi bitleri gerektirmesidir. İnsanların bu tutarsızlıkla nasıl yaşayabileceklerini bilmiyorum. Ben kendimi açık bir sınıf BPP (NP veya P) olduğuna inanmıyorum.

Yanıtlar:


18

.SL=L

, randomize logspace anlamına gelir ve R, L = L sorun daha küçük bir versiyonu R, P = P . Önemli bir sıçrama tahtası bu '04 Reingold ( "logspace de yönsüz ST bağlantısı") bir kanıtı olduğu S L = L , S "simetrik" ve açılımı S L arasındaki bir ara sınıf R, L ve L .R,LR,L=LR,P=PSL=LSSLR,LL

Fikir, rastgele bir günlük alanı Turing makinesini, düğümlerin makinenin durumları olduğu polinom boyutlu bir yönlendirilmiş grafik olarak düşünebilirsiniz ve bir RL algoritması, iyi özelliklere sahip rastgele bir yürüyüş alır. SL , bu formun yönlendirilmemiş grafiklerine karşılık gelir . Reingold'un, özellikle Reingold, Vadhan ve Wigderson'un "zig-zag ürünü" olmak üzere genişletici grafiklere dayanan, iyi özelliklere sahip yönlendirilmemiş bir grafik üzerinde herhangi bir rastgele yürüyüş yapmak ve bu özellikleri koruyan bir pandorandom yürüyüşüne dönüştürmek için kanıtı.

Düzenle Bu soru açıkça soru sadece P vs BPP odaklanmak için değiştirilmeden önce gönderildi ... Ben ilgi gibi görünüyor çünkü terk ediyorum.


8
Lütfen yapma. Cevap ilginç.
Emil Jeřábek Monica

1
Merhaba @Öğrenci., Bence başarılı bir derandomizasyon örnekleri ile ilgilenen soruya gelen insanlar bu cevapla ilgilenecekler, bu yüzden, hedeflerinize saygısızlık etmeden (daha sonra zaman karmaşıklığını belirtmek için düzenlenmiş ... )
usul

2
Ayrıca, bu sitedeki soruların ve cevapların, yalnızca posterin belirli hedeflerine uymak için değil, bir referans kaynağı olarak gelecekteki ziyaretçiler için yararlı olacak şekilde formüle edilmesi gerektiğini söylemeliyim. Birine göre soruyu zaman karmaşıklığı ve BPP'ye yapay kısıtlamalar olmadan çok daha yararlı buluyorum .
Emil Jeřábek Monica

@ EmilJeřábek Tamam teşekkür ederim burada olduğu gibi usul gönderisini bırakacağız.

@usul 'Fikir, randomize bir günlük alanı Turing makinesini polinom boyutlu yönlendirilmiş bir grafik olarak düşünebilmenizdir'. NL için çalışan uygun bir sezgi var mı? L NL tahmin değil biliyorum ama PSPACE = NPSPACE ve böylece alan zamandan farklı olabilir.
T ....

16

Bir cebirsel devre aynı sıfır ürettiği polinom olduğu göz önüne alındığında, BPP'de P: Polinom Kimlik Testi'nde bilinmeyen sadece bir ilginç problem vardır. Impagliazzo ve Kabanets, P'deki PIT'in bazı devre alt sınırlarını ima edeceğini göstermektedir. Bu nedenle devre alt sınırları, P = BPP'ye inandığımız tek neden (ancak oldukça iyi bir sınır).


4
Size yüksek düzeyde katılıyorum, ancak hesaplama grubu teorisindeki rasgele algoritmaların bolluğunun, PIT'e indirgenmemiş görünen, sıkıca örülmüş bir başka ilginç derandomizasyon soruları sınıfı önerdiğini düşünüyorum. Bunların çoğu karar problemlerinden ziyade fonksiyonlar olsa da, bazıları BPP'de
Joshua Grochow

@JoshuaGrochow Beklenen rastgele zaman Ö(f(n))Ö(f(n))BPPBPPf(n)P=BPP

12

Polinom kimlik testinin yanı sıra, BPP'de olduğu, ancak P'de olmadığı bilinen çok önemli bir problem, negatif olmayan bir matrisin kalıcılığına veya hatta bir grafikteki mükemmel eşleşme sayısına yaklaşmaktır. En iyi deterministik algoritmalar sadece ~ 2 ^ n faktör yaklaşıklarına ulaşırken, bu sayıları bir (1 + eps) faktörü içinde yaklaşık olarak tahmin etmek için rastgele bir poli-zaman algoritması vardır.

Kalıcı ana örnek olmakla birlikte, rasgele algoritmalar (tipik olarak 'MCMC' yöntemlerine dayanmaktadır) ve deterministik algoritmalar arasında büyük bir boşluk bulunan birçok yaklaşık sayım problemi vardır.

Benzer bir damardaki başka bir problem, açıkça verilen bir dışbükey cismin hacmine yaklaşmaktır (örneğin, doğrusal eşitsizliklerin toplanmasıyla tanımlanan bir polihedron).


P'ye karşı BPP'deki bir incelik, daha iyi anlayabilseydim, fonksiyon problemleri ile karar problemleri arasındaki farktır. Polinom zamanında rastgele çözülebilen (bir anlamda) birçok fonksiyon problemi olabilir, ancak belirleyici olarak değil, P = BPP olabilir. Örnekleriniz muhtemelen karar problemlerine kolayca tercüme edilebilir gibi görünüyor, değil mi?
usul

1
İşlev sorunlarına karşı karar, NP dünyasından biraz daha incedir, ancak hala çok şey bilinmektedir: örneğin , bölüm 3'teki bu makale , karar verilemeyen bir "rastgele poli zaman çözülebilir arama problemine" bir örnek vermektedir. Ancak işlev bire bir ise, P = BPP "randomize poli zaman çözülebilir fonksiyon problemi" nin deterministik bir poli zaman algoritmasına sahip olduğunu ima eder (kağıt ayrıca daha fazla örnek verir)
Joe Bebel
Sitemizi kullandığınızda şunları okuyup anladığınızı kabul etmiş olursunuz: Çerez Politikası ve Gizlilik Politikası.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.