Kỹ thuật chứng minh rằng một câu tương đối


8

Tôi quan tâm đến cách người ta chứng minh rằng một câu tương đối hóa. Tất nhiên, việc chứng minh rằng một câu không tương đối hóa là đơn giản, như đã thấy trong kết quả của Baker-Gill-Solovay; nhưng làm thế nào để chứng minh rằng một câu không tương đối hóa, nghĩa là nó đúng với bất kỳ lời sấm truyền nào? Có các kỹ thuật được biết để đạt được điều này cho các câu tùy ý?

Nếu bạn biết bất kỳ tài liệu tham khảo nào giải quyết câu hỏi này, tôi muốn nghe về chúng. Cảm ơn.


không đủ để có một bằng chứng về câu có liên quan đến tất cả các nhà tiên tri sao? một ví dụ điển hình sẽ là các định lý phân cấp.
Sasho Nikolov

Tôi không chắc. Điều gì sẽ xảy ra nếu bạn không chắc câu đó có đúng không, nhưng bạn muốn biết liệu câu đó có tương đối nếu nó đúng không?
Philip White

Là gì định nghĩa của "relativizes câu"? Bạn có ý nghĩa gì bởi "các kỹ thuật để đạt được điều này cho các câu tùy ý"?
Kaveh

1
tôi đoán rằng việc chứng minh nó liên quan đến bất kỳ lời tiên tri nào vẫn là một kỹ thuật :) tôi tự hỏi liệu chúng ta có biết bất kỳ ví dụ nào về một đề xuất về các TM không được chứng minh hay không nhưng được biết là đúng hoặc sai so với bất kỳ lời tiên tri nào (đó là những gì bạn có nghĩa là đúng không? như Kaveh đã nói, một số hình thức sẽ có ích)
Sasho Nikolov

1
@Kaveh, ý tôi là một tuyên bố toán học (có lẽ) làm cho tham chiếu đến các máy Turing. Câu lệnh "tương đối hóa" nếu, trong trường hợp chúng ta thêm một lời sấm truyền cho máy Turing, câu lệnh vẫn đúng hoặc sai.
Philip White

Câu trả lời:


12

Thông thường, cách mọi người chứng minh rằng một định lý phức tạp tương đối hóa là sử dụng thủ tục hai bước sau đây:

  1. Chứng minh định lý.

  2. Quan sát rằng bằng chứng của bạn tương đối! Nói cách khác, không có gì trong bằng chứng thay đổi cả nếu tất cả các máy được đề cập trong bằng chứng đều có quyền truy cập vào cùng một lời tiên tri A.

Vâng, nó thực sự đơn giản như vậy. Để làm cho nó nghiêm ngặt, bạn nên viết lại toàn bộ bằng chứng thêm các siêu ký tự "A" ở khắp mọi nơi. Tuy nhiên, trên thực tế, nếu mọi người chú ý đến vấn đề này, họ thường sẽ chỉ thêm một nhận xét như "kết quả này dễ dàng được nhìn thấy để tương đối hóa."

Nếu mọi người có vẻ ung dung hơn về điều này, thì đó là vì họ đã học được, từ kinh nghiệm, rằng chỉ một số kỹ thuật nhất định (như tính toán đối xứng) có thể có thể khiến bằng chứng không tương đối hóa. Vì vậy, nếu bằng chứng của bạn không sử dụng các kỹ thuật đó, thì nó sẽ tương đối hóa.

(Một sự tương tự gần gũi: giả sử bạn chứng minh một định lý về số thực, nhưng bằng chứng của bạn không bao giờ sử dụng bất cứ điều gì về thực tế ngoài thực tế chúng là một trường. Sau đó, cần lưu ý rằng thực tế, để chỉ ra rằng một định lý tương tự phải giữ đối với các số phức, p-adics, v.v. Không cần làm lại bằng chứng.)

Một tình huống cần thảo luận nhiều hơn, là ở chỗ nó thậm chí không rõ ràng về ý nghĩa của việc định nghĩa lại định lý của bạn. (Ví dụ, cơ chế truy cập tiên tri là gì?) Như Kaveh đã chỉ ra ở trên, không có hoạt động toán học nào được xác định rõ là "tương đối hóa" một định lý phức tạp, giống như không có hoạt động toán học nào được định nghĩa rõ ràng về "phức tạp hóa" một định lý về các số thực. Lưu ý rằng, trong trường hợp sau, nó không đủ để thay thế mọi lần xuất hiện của R bằng C: có lẽ bạn cũng cần thay x 2 bằng | x | 2 (ở một số nơi, không phải ở những nơi khác!) Và thực hiện các thay đổi khác "rõ ràng" đối với một nhà toán học nhưng khó có thể liệt kê chính thức. Tương tự như vậy, trong lý thuyết phức tạp, nó thườngRõ ràng ý nghĩa của việc "tương đối hóa" một định lý (nghĩa là ai sẽ có quyền truy cập vào A và ý nghĩa của việc họ truy cập nó là gì?), nhưng trong một số trường hợp, nó có thể khá tinh tế. Xem ở đây để biết thêm về vấn đề này.

Quay đầu câu hỏi của bạn, người ta có thể hỏi:

Có ví dụ nào về một định lý phức tạp tương đối hóa, mà khó chứng minh rằng định lý này tương đối hóa hơn định lý đó là đúng không?

Thật thú vị, tôi không thể đưa ra một ví dụ không thể chối cãi (mặc dù có thể người khác có thể)! Đây là điều tốt nhất tôi có thể làm:

  1. Công việc gần đây về điện toán lượng tử mù và xác thực (của Broadbent-Fitzsimons-Kashefi, Reichardt-Unger-Vazirani và những người khác) có thể dẫn đến các ví dụ. Trong những trường hợp, tình hình là chúng ta không biết liệu các định lý tương đối hóa hay không --- nhưng nếu họ làm tương đối hóa, sau đó chắc chắn là một ý tưởng mới sẽ cần vượt qua những gì trong các bằng chứng hiện có.

  2. Có thể cho rằng, một ví dụ khác có thể là khả năng tự giảm ngẫu nhiên của #P. Nếu bạn hỏi hầu hết các nhà lý thuyết phức tạp tại sao điều đó là đúng, có lẽ họ sẽ nói điều đó bởi vì vĩnh viễn là cả # P-hoàn toàn và tự giảm ngẫu nhiên. Điều đó đúng, nhưng nó không trả lời câu hỏi liệu #P có phải là rsr liên quan đến bất kỳ lời sấm truyền nào không. Chà, hóa ra #P rsr liên quan đến bất kỳ lời sấm truyền nào, và thậm chí không khó để chứng minh điều đó --- nhưng bạn cần đưa ra một cuộc tranh luận trực tiếp bằng cách sử dụng đa thức, thay vì hấp dẫn các thuộc tính vĩnh viễn.

  3. Tại mục 8 của tôi và Avi Wigderson của giấy algebrization , chúng tôi đã chỉ ra rằng định lý GMW (mà NP có tính toán chứng minh zero-kiến thức) được algebrizing. Và điều đó thực sự đã đưa ra những ý tưởng mới: không "mới" một cách đáng kinh ngạc, nhưng chắc chắn không tìm thấy ở đâu trong các bằng chứng thông thường của định lý GMW. Tất nhiên, điều này là để phân chia hơn là tương đối hóa.

Phụ lục: Trả lời câu hỏi tiếp theo của OP, tôi không biết bất kỳ kỹ thuật nào để chỉ ra rằng, nếu bạn có thể chứng minh một phỏng đoán phức tạp nhất định (mà bạn chưa có), thì bằng chứng của bạn sẽ nhất thiết phải tương đối. Có, miễn là bạn hạn chế "tìm kiếm bằng chứng" của mình đối với các kỹ thuật tương đối hóa, bạn có thể chắc chắn rằng, nếu bạn từng thành công trong việc tìm kiếm bằng chứng, thì bằng chứng của bạn sẽ nhất thiết phải tương đối hóa. Và trong thực tế, đó thường là những gì mọi người làm (ví dụ, bởi vì họ có những ý tưởng nhất định về việc một bằng chứng sẽ như thế nào và những ý tưởng đó tương đối hóa). Nhưng tôi không biết cách nào để đảm bảo, một tiên nghiệm , rằng bằng cách mở rộng tìm kiếm của bạn để bao gồm các kỹ thuật không tương đối, bạn không thể tìm thấy bằng chứng nào đã lảng tránh bạn trước đây.


Tôi đã xem qua phần 8 của bài báo của bạn, và bị bối rối ở cuối trang 40. Làm thế nào để người hoạt động đưa ra bằng chứng không có kiến ​​thức cho các phần (1) đến (4)? Ngay cả "các điều khoản tiêu chuẩn được thỏa mãn" liên quan đến lời tiên tri để kiểm tra tính hợp lệ của các điều khoản. Mặc dù đệ quy có thể được dự định, nhưng đối với tôi, việc đệ quy sẽ có thể đạt được một tập hợp các trường hợp cơ sở đủ nhỏ.

(Bây giờ cho một vấn đề tiếp tuyến nhỏ.) Bạn có biết liệu kết quả dương tính của bài báo này trong mô hình bit ẩn (và phiên bản sửa đổi) hay không, như tôi đã tóm tắt trong đoạn 6 dòng ở giữa câu trả lời này , có phải là câu trả lời không? Không giống như SAT, tôi không thấy bất kỳ cách nào để tương đối hóa hoặc sắp xếp theo hướng Ham-chu kỳ.

Nhận xét @RickyDemer không được lập chỉ mục bởi các tính năng tìm kiếm và không được khuyến khích cho các cuộc thảo luận dài hoặc Hỏi & Đáp mới. Có thể đáng để tạo một câu hỏi riêng biệt (có liên kết đến câu trả lời này) ở đây hoặc trên CS.SE dựa trên nhận xét của bạn và sau đó Scott hoặc những người dùng khác có thể giải quyết chúng trong một vấn đề phù hợp hơn với cơ chế trang web.
Artem Kaznatcheev
Khi sử dụng trang web của chúng tôi, bạn xác nhận rằng bạn đã đọc và hiểu Chính sách cookieChính sách bảo mật của chúng tôi.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.