อธิบาย SAT ถึงครูวิทยาศาสตร์ระดับมัธยมปลาย


9

ฉันเป็นนักเรียนมัธยมปลายที่สนใจด้านวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์ ฉันพัฒนาอัลกอริทึมที่ยอดเยี่ยมสำหรับ #SAT และฉันกำลังใช้งานและทำโครงงานวิทยาศาสตร์ที่เป็นธรรม ที่ปรึกษาของฉันซึ่งเป็นครูสอนวิทยาศาสตร์ที่ดีที่สุดในโรงเรียนของฉันและยังเป็นอาจารย์ AP Comp Sci บอกฉันว่าเธอไม่รู้ว่าโครงการของฉันเป็นอย่างไรและฉันต้องอธิบายเหตุผลสั้น ๆ ว่าทำไม #SAT ถึงเป็น สำคัญในภายใต้ 5 นาที ฉันบอกเธอว่า SAT ลดเหลือ #SAT และพยายามอธิบายว่าทำไม SAT ถึงสำคัญ: ฉันให้ตัวอย่างปัญหา NP แก่เธออธิบายว่าปัญหาใน NP ลดเป็น SAT และอธิบายว่าด้วยการค้นหาแบบไบนารีคุณสามารถลดปัญหาการหาค่าเหมาะที่สุดให้กับ SAT ได้ ซึ่งช่วยให้คุณพับโปรตีนและสร้างแบบจำลอง AI ที่ทรงพลัง น่าเสียดายที่เธอไม่เข้าใจฉันเลย คุณช่วยชี้ให้ฉันหน่อยได้ไหม?

ป.ล. ที่ปรึกษาของฉันถามฉันว่าปัญหาที่มีประโยชน์ลดลงเป็น #SAT ที่ไม่ลดลงถึง SAT (สมมติว่าปัญหาบางอย่างใน #P นั้นยากกว่ารุ่น NP ที่สอดคล้องกัน) ทั้งหมดที่ฉันสามารถหาได้คือการหาจำนวนโมเดลสำหรับชุดข้อมูลที่กำหนดนั้นดีกว่าโมเดลที่ระบุ (สมมติว่าพารามิเตอร์แต่ละตัวของโมเดลนั้นเล็กกว่าจำนวนบิตที่กำหนด) ฉันค้นหาคนอื่นบนเว็บ แต่หาอะไรที่ฉันไม่เข้าใจ มีแอปพลิเคชันที่ดีอื่น ๆ อีกหรือไม่


2
ถาวร (สำหรับเมทริกซ์ที่รายการถูก จำกัด ให้เป็น 0 หรือ 1) คือ # P-complete ดังนั้นแอปพลิเคชันของการถาวรใด ๆ ก็เป็นแอปพลิเคชันของอัลกอริทึมของคุณตราบใดที่แอปพลิเคชันเหล่านี้ต้องการให้คุณคำนวณ ของเมทริกซ์บางตัว "ในทางปฏิบัติ" (มากกว่าบนกระดาษ)
Yuval Filmus

คุณได้เลือกโครงการทางทฤษฎีที่ยอดเยี่ยม แต่ยังค่อนข้างสูง / เป็นนามธรรมสำหรับโรงเรียนมัธยม คำถามที่ชัดเจนคุณเรียนรู้เกี่ยวกับความสำคัญของ #SAT ด้วยตัวเองอย่างไร อาจมี tieins บางอย่างเช่นหลักสูตร AP CS ผ่านความสมบูรณ์ของ NP ฯลฯ คุณได้เข้าชั้นเรียนแล้วหรือยัง มันใช้ตำราอะไร หากเป็นสิ่งที่ดีจะมีการเชื่อมต่อกับฉันที่นั่น แนะนำให้ลดลงโดยวิทยาการคอมพิวเตอร์แชทสำหรับคำแนะนำเพิ่มเติมนักเรียนปริญญาโท / ปริญญาเอกหลายคนออกไปเที่ยวที่นั่น และเชิญคุณเข้าร่วมร้านเสริมสวยเพื่อพูดคุยเพิ่มเติม
vzn

ถ้าฉันต้องอธิบายให้ผู้ชมที่ไม่ใช่ CS / ไม่ใช่คณิตศาสตร์ฉันจะ: (1) อธิบายว่าปัญหาคืออะไร (คุณคาดหวังว่ามีอินพุตบางชนิดและคุณต้องการสร้างผลลัพธ์ตามอินพุตนั้น), ( 2) อธิบายว่าปัญหานี้ยากลำบากเพียงใด (3) อธิบายปัญหา SAT และ #SAT (4) ระบุว่าปัญหาเหล่านี้ยากและ (5) ระบุว่าการค้นหาอัลกอริทึมที่เร็วกว่าสำหรับปัญหาโดยทั่วไปมีมูลค่าสูง มากพอที่จะมีรางวัลหนึ่งล้านเหรียญถ้าคุณสามารถแก้ SAT ได้อย่างรวดเร็ว ฉันหวังว่าจะช่วยเล็กน้อยแม้ว่ามันจะไม่ตอบคำถามของคุณโดยสิ้นเชิง ขอให้มีความสุขมาก ๆ ในวันนี้!
Michael Wehar

มีปัญหาเล็กน้อยในวิกิพีเดีย (แม้ว่าคุณอาจเห็นสิ่งนี้แล้ว) นี่คือลิงค์: en.wikipedia.org/wiki/Sharp-P
Michael Wehar

1
@MichaelWehar แม้ว่าคุณจะสามารถแก้ไข SAT ได้อย่างรวดเร็วว่าล้านดอลลาร์จะไม่คุ้มกับคุณมากนัก!
Elliot Gorokhovsky

คำตอบ:


6

ถาวรคือ # P-complete แม้ว่าจะถูก จำกัด {0,1}- ค่าการฝึกอบรม ถาวรสามารถนำมาใช้ในการคำนวณพารามิเตอร์บางอย่างในกลไกทางสถิติดูตัวอย่างบทความนี้เกี่ยวกับปัญหาที่ครอบคลุม dimer เนื่องจากฉันไม่ได้เป็นนักฟิสิกส์ฉันไม่สามารถให้ความเห็นได้ว่าปัญหากลศาสตร์เชิงสถิติเชิงทฤษฎีเหล่านี้มีประโยชน์จริงๆหรือไม่ ฉันสงสัยว่าพวกเขาไม่มีประโยชน์โดยตรง แต่พื้นที่เองอาจนำไปสู่ข้อมูลเชิงลึกที่เป็นประโยชน์ อาจเป็นกรณีที่พารามิเตอร์เหล่านี้บางอย่างมีประโยชน์ด้วยตัวเอง แต่คุณจะต้องปรึกษากับผู้เชี่ยวชาญ

ระยะห่าง 5 นาทีของคุณอาจเป็นดังนี้:

กลศาสตร์เชิงสถิติเป็นส่วนที่สวยงามและลึกซึ้งของฟิสิกส์และเคมีซึ่งศึกษาว่าพฤติกรรมที่เกิดขึ้นของระบบขนาดใหญ่เป็นผลมาจากกฎหมายทางกายภาพด้วยกล้องจุลทรรศน์ที่ใช้งานได้กับองค์ประกอบส่วนบุคคล มันอธิบายปรากฏการณ์ต่าง ๆ เช่นกฎของแก๊สการดึงดูดและการเปลี่ยนระหว่างสสารต่างๆ กลศาสตร์สถิติเชื่อมโยงอย่างใกล้ชิดกับทฤษฎีความน่าจะเป็น, วิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์, การวิจัยการดำเนินงานและวิทยาศาสตร์ข้อมูล

ปริมาณที่สำคัญจำนวนมากในกลศาสตร์สถิติสามารถกำหนดเป็นอินสแตนซ์ของ #SAT อัลกอริทึมสำหรับการแก้ #SAT ทั้งหมดหรือประมาณนั้นสามารถใช้เพื่อทำนายปรากฏการณ์ทางกายภาพและทางเคมี

นี่อาจเป็นเรื่องที่พูดเกินจริงไปบ้าง แต่นั่นคือวิธีการขายโฆษณา


1

คำถามนี้ดูเหมือนจะรวม SAT และ #SAT เข้าด้วยกันในถ้อยคำ ใช่ทั้งสองอยู่ติดกันอย่างแน่นหนา #SATถูกกำหนดให้เป็นเพียงระดับความซับซ้อนที่เกี่ยวข้องกับการนับจำนวนของการแก้ปัญหาให้กับSATปัญหาอย่างกว้างขวางและคาดคะเนที่จะยากมาก แต่อาจจะประหลาดใจก็ยังไม่ได้รับการพิสูจน์แล้วว่า #SAT ไม่ได้ศึกษามากในทฤษฎีความซับซ้อนระดับวิทยาลัยมันเป็นหัวข้อการวิจัยเชิงทฤษฎีขั้นสูง

วิธีหนึ่งในการกระตุ้นความสำคัญของ #SAT คือผ่านทฤษฏีของโทดะซึ่งได้รับรางวัล1998 Gödelเนื่องจากมีความสำคัญอย่างยิ่ง จากวิกิพีเดีย:

ดังนั้นทฤษฎีบทของ Toda จึงบอกเป็นนัยว่าสำหรับปัญหาใด ๆ ในลำดับชั้นพหุนามมีการลดพหุนามพหุนามแบบกำหนดเวลาลดปัญหาการนับ [1]

นอกจากนี้ตั้งแต่ SAT และ #SAT จะไม่ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าแม้จะมีความซับซ้อนที่แตกต่างกันกรณีที่เหมาะสมสามารถทำที่ซับซ้อน #SAT เข้าใจอาจนำไปสู่ความเข้าใจบางอย่างบนP VS NPปัญหาซึ่งมีการโหลดข้อมูลและแรงจูงใจ


Re P vs NP ดูหนังสือล่าสุดโดยตั๋ว
vzn

แอปพลิเคชันของ SAT ใด ๆ เป็นแอปพลิเคชันของ #SAT ฉันกำลังมองหาแอปพลิเคชันของทั้งคู่
Elliot Gorokhovsky

แล้วคำถามของคุณแตกต่างกันมาก ปัญหาที่สมบูรณ์ของ NP มีแอปพลิเคชั่นที่กว้างมาก ดูหนังสือหรือ Fortnows เช่นทฤษฎี Garey / จอห์นสัน NP ครบถ้วน และ btw ถ้าอาจารย์ AP CS ไม่ทราบว่าความสมบูรณ์ของ NP คืออะไรเขา / เธอควรถูกไล่ออก
vzn

เด็ก ๆ ที่เข้าชั้นเรียนไม่เข้าใจแนวคิดง่าย ๆ เช่นการค้นหาแบบไบนารี่ดังนั้นถ้าเธอรู้เกี่ยวกับมันจะเป็นการสูญเสียหูของนักเรียนต่อไป
Elliot Gorokhovsky

นอกจากนี้คุณสามารถอธิบายได้ว่าทำไมมันยากที่จะพิสูจน์ทฤษฎีบทของ Toda? เพราะเนื่องจากทุกปัญหาใน NP ลดลงถึง SAT ซึ่งลดลงเล็กน้อยเป็น #SAT มีปัญหาอะไรใน PH ที่ไม่ได้อยู่ใน NP ขออภัยฉันสอนตัวเองทุกอย่างจาก Wikipedia ดังนั้นฉันจึงมีความรู้มากมาย
Elliot Gorokhovsky
โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.