oracle แบบสุ่มสามารถเปลี่ยนปัญหา TFNP ที่ยากต่อค่าเฉลี่ยได้หรือไม่?


9

ฉันได้รับการคิดเกี่ยวกับคำถามต่อไปนี้ที่
หลาย ๆ ครั้งตั้งแต่ผมเห็นคำถามนี้ในการเข้ารหัส


คำถาม

ปล่อย Rเป็นความสัมพันธ์TFNP oracle สุ่มสามารถช่วย P / โพลีที่
จะทำลายRด้วยความน่าจะเป็นที่ไม่เป็นไปได้น้อย? อีกอย่างเป็นทางการ

ทำ

สำหรับอัลกอริทึมP / poly ทั้งหมด , นั้นเล็กน้อยAPrx[R(x,A(x))]

จำเป็นต้องแปลว่า

สำหรับเกือบทุก o racles , P สำหรับทุก / โพลีออราเคิลอัลกอริทึม,เป็นเล็กน้อยOAPrx[R(x,AO(x))]

?


สูตรทางเลือก

ชุดของออราเคิลที่เกี่ยวข้องคือGδσ (เช่นนี้วัดได้) ดังนั้นโดยใช้ contrapositive และใช้กฎหมายศูนย์หนึ่งของ Kolmogorovสูตรต่อไปนี้จะเทียบเท่ากับฉบับดั้งเดิม

ทำ

สำหรับเกือบทุก o racles O ,
มีอยู่P / โพลี oracle ขั้นตอนวิธีดังกล่าวว่า \ Pr_x [R (x, A ^ \ O (x))]ไม่ได้เล็กน้อยAPrx[R(x,AO(x))]

จำเป็นต้องแปลว่า

มีอัลกอริธึม P / polyเช่นนั้น ไม่สำคัญเลยAPrx[R(x,A(x))]

?


กรณีเครื่องแบบ

นี่คือข้อพิสูจน์สำหรับรุ่นเครื่องแบบ :

มีเพียงวท์หลาย PPT ออราเคิลขั้นตอนวิธีการดังกล่าวได้โดย additivity นับของโมฆะ [เหมาะ] [8], มีเป็นอัลกอริทึม PPT ดังกล่าวว่าสำหรับที่ไม่ใช่nullชุดของออราเคิล , ไม่สามารถเพิกเฉยได้ ให้เป็น oracle-algorithmAO
Prx[R(x,AO(x))]B

ในทำนองเดียวกันให้เป็นจำนวนเต็มบวกเช่นนั้นสำหรับชุด oraclesศูนย์ เป็นอนันต์ - อย่างน้อย , โดยที่คือความยาวของอินพุต โดย contrapositive ของBorel-Cantelli , ไม่มีที่สิ้นสุดcO
Prx[R(x,BO(x))]ncn
n=0PrO[ncPrx{0,1}n[R(x,BO(x))]]

จากการทดสอบเปรียบเทียบบ่อยครั้งที่ 2}PrO[ncPrx{0,1}n[R(x,BO(x))]n2

ให้เป็นอัลกอริธึม PPT ซึ่ง [จำลองออราเคิล] [12] และรันด้วยออราเคิลจำลองSB

แก้ไขและให้เป็นชุดของ oraclesเช่นนั้น .nGoodOncPrx{0,1}n[R(x,BO(x))]

ถ้าไม่ว่างแล้ว {}Good

PrO[OGood]nc=PrO[OGood]EO[nc]PrO[OGood]EO[Prx{0,1}n[R(x,BO(x))]OGood]=EO[Prx{0,1}n[OGood and R(x,BO(x))]]EO[Prx{0,1}n[R(x,BO(x))]]=PrO,x{0,1}n[R(x,BO(x))]=Prx{0,1}n,O[R(x,BO(x))]=Ex{0,1}n[PrO[R(x,BO(x))]]=Ex{0,1}n[Pr[R(x,S(x))]]=Prx{0,1}n[R(x,S(x))]

เนื่องจากไม่สิ้นสุดบ่อยครั้ง ไม่มีความสำคัญPrO[OGood]n2Prx[R(x,S(x))]

ดังนั้นรุ่นที่เหมือนกันถือ การพิสูจน์เชิงวิกฤตใช้ความจริงที่ว่ามี
เพียงPPT oracle-algorithms จำนวนมากเท่านั้น ความคิดนี้ไม่สามารถใช้งานได้ในกรณีที่
ไม่เหมือนกันเนื่องจากมี P / poly oracle-algorithm จำนวนมากอย่างต่อเนื่อง


ฉันไม่คิดว่านี่เป็นคำถามเกี่ยวกับ oracles จริงๆ เนื่องจากไม่ขึ้นกับคุณอาจให้สิทธิ์การเข้าถึงสตริงแบบสุ่ม คำถามคือ: การเพิ่มพลังของวงจรขนาดโพลีนั้นมีการสุ่มหรือไม่ คำตอบก็คือ "ไม่" เนื่องจากถ้าให้การเข้าถึงสตริงแบบสุ่มได้ดีโดยการหาค่าเฉลี่ยจะมีการตั้งค่าเฉพาะของสตริงสุ่มซึ่งทำได้ดีและเราก็อาจจะแค่ hardwire ที่สายเข้าสู่วงจรของORAAAA
Adam Smith

@ AdamSmith: "เนื่องจากเป็นอิสระจากคุณอาจให้สิทธิ์เข้าถึงสตริงสุ่ม" เป็นสัญชาตญาณ แต่ฉันไม่เห็นวิธีที่จะเปลี่ยนเป็นหลักฐาน ORA

1
@ อดัมมีปริมาณอีกตัวที่สำคัญ ฉันคิดว่ามันง่ายกว่าที่จะมองไปที่การปฏิเสธ: เป็นไปได้หรือไม่ที่เกือบทุกพยากรณ์จะมีปฏิปักษ์ที่ไม่ได้ใช้รูปแบบหนึ่งที่สามารถใช้ oracle เพื่อแยกแยะปัญหาการค้นหาได้?
Kaveh

ฉันเห็น. ฉันกำลังตอบคำถามอื่น ขอโทษสำหรับความสับสน.
Adam Smith

@domotorp: พวกเขาควรได้รับการแก้ไขในขณะนี้ (เดาที่ดีที่สุดของฉันสำหรับเหตุผลที่เกิดขึ้นเป็นการใช้งานของการเชื่อมโยงเลขมากกว่าการเชื่อมโยงในเส้น.)

คำตอบ:


0

ไม่ให้หัวข้อของฉันและใช่กับเนื้อหาของคำถามของฉัน ในความเป็นจริงนี้ทำให้เป็นปกติ
ในทุก ๆ เกมที่มีความยาวพหุนามซึ่งไม่ได้ใช้รหัสของฝ่ายตรงข้าม


โปรดทราบว่าผมจะใช้สำหรับฝ่ายตรงข้ามมากกว่า, เพื่อให้ตรงกับทฤษฏี 2ของสัญกรณ์CA

สมมติว่าสำหรับ oracleเกือบทั้งหมดมี P / poly oracle-algorithmเช่นนั้นไม่สามารถเพิกเฉยได้O
CPrx[R(x,CO(x))]


สำหรับ oracles เกือบทั้งหมดมีจำนวนเต็มบวก d ซึ่ง มีลำดับของวงจรที่ขนาดมากที่สุด d + n dเช่นนั้น นั้นมักจะมากกว่าขวา)O

Prx{0,1}n[R(x,CO(x))]1/(nd)

ด้วยความสามารถในการนับได้นับได้ว่ามีจำนวนเต็มบวก d เช่นนั้นสำหรับชุดที่ไม่เป็นศูนย์ของ oraclesมีลำดับของวงจรขนาดที่มากที่สุด d + n dเช่นนั้น เป็นอนันต์ - บ่อยครั้งมากกว่าขวา)O
Prx{0,1}n[R(x,CO(x))]1/(nd)

ให้ j เป็นโฆษณาดังกล่าวและปล่อยให้ z เป็น oracle-algorithm (ไม่จำเป็นต้องมีประสิทธิภาพ) ซึ่ง
ใช้ n เป็นอินพุทและเอาท์พุทวงจรพยากรณ์ขนาดเล็กที่สุดของวงจรเล็กที่สุด j + n ที่ทำให้ . โดย contrapositive ของBorel-Cantelli ,j
Prx{0,1}n[R(x,CO(x))]1/(n2)<ProbO[1/(nj)<Prx{0,1}n[R(x,(zO)O(x))]]สำหรับ n จำนวนมากมาย


สำหรับ n

1/(n2+j)=1/((n2)(nj))=(1/(n2))(1/(nj))<ProbO,x{0,1}n[R(x,(zO)O(x))]

.


ให้เป็น oracle-algorithm ที่รับ 2 อินพุตหนึ่งในนั้นคือและทำดังนี้:An

เลือกสตริงแบบสุ่ม n บิตxพยายามที่จะ [แยกวิเคราะห์อินพุตอื่นเป็นวงจรพยากรณ์และเรียกใช้วงจรพยากรณ์นั้นในสตริง n บิต] หากประสบความสำเร็จและผลลัพธ์ของวงจร oracle-ตาม R (x, y), จากนั้นเอาท์พุท 1, เอาต์พุตอื่น 0 (โปรดทราบว่าไม่ได้เป็นเพียงปฏิปักษ์เท่านั้น) สำหรับ n,\: ปล่อยให้เป็นเช่นเดียวกับในทฤษฎีบท 2และตั้งx

y


A
1/(n2+j)<ProbO[AO(n,zO(n))]
f=2p(j+nj)n(2+j)2\:


โดยทฤษฎีบทที่ 2มีฟังก์ชั่นออราเคิลเช่นนั้นด้วยเช่นเดียวกับในทฤษฎีบทนั้น ถ้าแล้วก็SP
1/(n2+j)<ProbO[AO(n,zO(n))]

1/(2(n2+j))=(1/(n2+j))(1/(2(n2+j)))=(1/(n2+j))1/(22(n(2+j)2))
=(1/(n2+j))(p(j+nj))/(22p(j+nj)(n(2+j)2))=(1/(n2+j))(p(j+nj))/(2f)
<ProbO[AO(n,zO(n))](p(j+nj))/(2f)ProbO[AP(n,zO(n))].


สำหรับ n นั่นนั่น:1/(n2+j)<ProbO[AO(n,zO(n))]

โดยเฉพาะอย่างยิ่งมีอยู่พยากรณ์วงจรขนาดที่มากที่สุดเจ + nและ งานที่มีความยาวมากที่สุดฉดังกล่าวว่า ด้วยการป้อนข้อมูลที่และ presampling, 's น่าจะเป็นของการแสดงผลมีค่ามากกว่าขวา) วงจรของออราเคิลที่มีขนาดมากที่สุด j + nสามารถแสดงด้วยบิตโพลี (n) ดังนั้นสำหรับ p ถูกล้อมรอบ ด้วยพหุนามใน n ซึ่งหมายความว่า f ถูกล้อมรอบด้านบน โดยพหุนามใน n [Cj]
[]
A11/(2(n2+j))
j

จากการก่อสร้างหมายถึงว่ามีขนาดของวงจร oracle มากที่สุด j + nและการ กำหนดความยาวพหุนามเช่นเมื่อทำงานด้วยการสันนิษฐานว่ามีความน่าจะเป็นของวงจรในการค้นหา โซลูชันมีค่ามากกว่าขวา) เนื่องจากวงจรดังกล่าวไม่สามารถทำการสอบถามได้นานกว่า j + nAj
1/(2(n2+j))jบิตอินพุตที่ตั้งตัวอย่างไว้นานกว่าที่สามารถเพิกเฉยได้ดังนั้นการสุ่มตัวอย่างดังกล่าวสามารถจำลองได้อย่างมีประสิทธิภาพและสมบูรณ์แบบด้วยออราเคิลสุ่มและบิตเข้ารหัสแบบฮาร์ดโพลี (n) นั่นหมายความว่ามีพหุนามขนาดวงจร oracle ดังกล่าวด้วยมาตรฐาน oracle สุ่มความน่าจะเป็นของวงจรในการหาวิธีแก้ไขมีค่ามากกว่าขวา) oracle ที่สุ่มได้นั้นสามารถจำลองได้อย่างมีประสิทธิภาพและสมบูรณ์แบบด้วยบิตสุ่มธรรมดาดังนั้นจึงมีความน่าจะเป็นพหุนามขนาดไม่วงจรวงจรที่มีความน่าจะเป็นในการหาวิธีแก้ปัญหามากกว่า1/(2(n2+j))1/(2(n2+j))ขวา) ในทางกลับกันด้วยการเข้ารหัสด้วยแสงแบบสุ่มมีวงจรขนาดพหุนาม (ไม่ใช่คำพยากรณ์) ที่มีความน่าจะเป็น (มากกว่าทางเลือกของ x) ในการหาวิธีแก้ปัญหามีค่ามากกว่าขวา) ดังที่แสดงไว้ก่อนหน้าในคำตอบนี้มีจำนวน n ไม่มากเช่น,1/(2(n2+j))


1/(n2+j)<ProbO[AO(n,zO(n))]ดังนั้นจึงมีพหุนามดังกล่าว

ลำดับที่รายการ n-th เป็นอย่างน้อย lexicographically
[วงจร C ของขนาดที่ถูกล้อมรอบด้วยพหุนามนั้น] ซึ่งเพิ่มPrx{0,1}n[R(x,C(x))]

เป็นอัลกอริธึม P / โพลีซึ่งความน่าจะเป็น (ทางเลือกของ x) ในการค้นหาวิธีแก้ปัญหานั้นไม่สามารถเพิกเฉยได้


ดังนั้นความหมายของคำถามของฉันอยู่ในร่างกายเสมอ

เพื่อให้ได้ความหมายเหมือนกันสำหรับเกมอื่น ๆ พหุนามที่มีความยาวเพียงแค่
เปลี่ยนหลักฐานนี้ที่จะทำให้มันมีการป้อนข้อมูลของออราเคิลวงจรเล่นเกมA

โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.