Lý thuyết phức tạp khi một nhà tiên tri là một phần của đầu vào


14

Cách phổ biến nhất trong đó các nhà tiên tri xảy ra trong lý thuyết phức tạp như sau: Một nhà tiên tri cố định được tạo sẵn để nói, một máy Turing với một số tài nguyên hạn chế nhất định, và nghiên cứu làm thế nào nhà tiên tri làm tăng sức mạnh tính toán của máy.

Tuy nhiên, có một cách khác trong đó các phép lạ đôi khi xảy ra: như là một phần của đầu vào . Ví dụ, giả sử tôi muốn nghiên cứu các thuật toán để tính toán khối lượng của một đa giác chiều cao nhất định. Về mặt kinh điển, đa giác sẽ cần phải được chỉ định bằng cách cung cấp danh sách các khía cạnh của nó hoặc một số biểu diễn rõ ràng khác. Tuy nhiên, chúng ta cũng có thể đặt ra vấn đề tính toán âm lượng của một đa giác được chỉ định bởi một nhà tiên tri âm lượng, lấy tọa độ của một điểm trong không gian làm đầu vào và đầu ra "có" khi và chỉ khi điểm đã cho nằm trong đa giác. Sau đó, chúng ta có thể hỏi những tài nguyên tính toán nào là cần thiết để tính toán khối lượng của một đa giác được chỉ định theo cách này. Trong trường hợp cụ thể này, chúng ta có sơ đồ xấp xỉ thời gian đa thức rất đẹp của Dyer, Frieze, và Kannan và, thú vị từ quan điểm lý thuyết phức tạp, một bằng chứng cho thấy tính ngẫu nhiên giúp một cách thiết yếu cho vấn đề này, trong đó không có thuật toán xác định nào có thể thực hiện tốt như thuật toán Dyer-Frieze-Kannan.

Có một cách có hệ thống để nghiên cứu lý thuyết phức tạp về các vấn đề trong đó các nhà tiên tri được cung cấp như một phần của đầu vào? Liệu nó bằng cách nào đó giảm xuống lý thuyết thông thường của các lớp phức tạp với các nhà tiên tri? Tôi đoán là không, và bởi vì có quá nhiều cách khác nhau mà một lời sấm truyền có thể được cung cấp như một phần của đầu vào, mọi vấn đề thuộc loại này phải được xử lý theo cách thức không thường xuyên. Tuy nhiên, tôi sẽ rất vui khi được chứng minh là sai về điểm này.


2
Tôi nhớ một bài đăng trên blog của Scott Aaronson với một cuộc thảo luận về điểm này trong các bình luận # 21- # 23: scottaaronson.com/blog/?p=451 .
Martin Schwarz

Câu trả lời:


18

Nó được gọi là Lý thuyết phức tạp Loại 2. Có một bài báo của Cook, Impagliazzo và Yamakami liên kết nó với lý thuyết về các nhà tiên tri chung chung.


9

Điều này phải là xa câu trả lời đầy đủ, nhưng hy vọng nó chỉ ra một số nơi để xem xét.

Các vấn đề trong đó một phần của đầu vào được đưa ra như một lời tiên tri đôi khi được gọi là các vấn đề với đầu vào ngầm . Đây là một mô hình thuận tiện, ví dụ như khi nghiên cứu các bằng chứng có thể kiểm tra được .

Một lĩnh vực nghiên cứu quan trọng về các vấn đề với đầu vào ẩn là lý thuyết về độ phức tạp của truy vấn , trong đó độ phức tạp chỉ được đo bằng số lượng truy vấn đến nhà tiên tri đầu vào, bỏ qua số lượng tính toán giữa các truy vấn. Nhiều lớp phức tạp có các đối tác của chúng trong độ phức tạp của truy vấn và sự tách biệt giữa các lớp phức tạp trong độ phức tạp của truy vấn thường bao hàm một sự tách biệt giữa các lớp tương ứng trong độ phức tạp tính toán.

Tôi không biết nghiên cứu về các lớp phức tạp của các vấn đề với đầu vào ngầm (chứ không phải các vấn đề riêng lẻ) tính chi phí tính toán, nhưng có lẽ một số người biết.


1
Bây giờ bạn đã đề cập, bạn có biết trong trường hợp nào độ phức tạp của truy vấn không đưa ra sự phân tách giữa các lớp tương ứng không?
Marcos Villagra

@MarcosVillagra: Không cụ thể, nhưng tôi nghi ngờ rằng một đối tác phức tạp truy vấn của một lớp trong độ phức tạp tính toán luôn được xác định rõ.
Tsuyoshi Ito

5

Mô hình mà đầu vào được cung cấp như một lời tiên tri được nghiên cứu trong lý thuyết tính toán và phân tích tính toán. Một trong những mô hình có vẻ gần với những gì bạn muốn là mô hình TTE (Loại hai hiệu quả). Một tài liệu tham khảo tốt cho nó là cuốn sách " Phân tích tính toán " của Klaus Weihrauch . Ông cũng nói ngắn gọn về sự phức tạp trong chương 7.

Cuốn sách "Độ phức tạp tính toán của các hàm thực " của Ker-I Ko thảo luận về một mô hình khác của việc truy cập vào nhà tiên tri có vẻ phù hợp hơn với sự phức tạp. Các vấn đề về đại diện của các đối tượng loại cao hơn và phương pháp để truy cập vào nhà tiên tri là những vấn đề tế nhị. Xem ví dụ bài báo gần đây của Stephen A. Cook và Akitoshi Kawamura " Lý thuyết phức tạp cho các nhà khai thác trong phân tích " từ STOC 2010 và luận án tiến sĩ của ông . Một trong những vấn đề chính là để làm cho mô hình hợp lý, người ta cần cung cấp cho máy đủ thời gian để xử lý các câu trả lời từ nhà tiên tri (nếu không, người ta thậm chí không thể tính toán tử cho ứng dụng). Đối với thời gian đa thức và không gian đa thức, có thể được thực hiện bằng cách sử dụng đa thức bậc cao hơn dựa trên Stephen A. Cook và Bruce M. Kapron 'Một đặc tính mới của tính khả thi loại 2 "FOCS 1991 và" Đặc điểm của các chức năng khả thi cơ bản của loại hữu hạn "STOC 1989.

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.