Czy są jakieś klasy funkcji, które wymagają obliczalnie różnych zasobów do obliczenia w porównaniu do obliczenia ich odwrotności?


15

Przepraszamy z góry, jeśli to pytanie jest zbyt proste.

Zasadniczo chcę wiedzieć, czy są jakieś funkcje o następujących właściwościach:f(x)

Weź na gdy domena i domena kodowa są ograniczone do ciągów bitowych. Następniefn(x)f(x)n

  1. fn(x) jest iniekcyjny
  2. fn(x) jest przejmujący
  3. fn(x) zajmuje znacznie mniej zasobów (albo przestrzeń / czas / głębokość obwodu / liczba bramek), aby obliczyć w jakimś rozsądnym modelu niż , gdzie .fn−1(y)y=fn(x)
  4. Różnica zasobów dla fn(x) vs f−1(y) skaluje się jako ściśle zwiększająca się funkcja n .

Potrafię wymyślić przykłady, w których funkcja jest albo hipotetyczna, albo iniekcyjna, ale nie oba, chyba że skorzystam z wymyślonego modelu obliczeniowego. Jeśli wybiorę model obliczeniowy, który pozwala na przesunięcia w lewo w czasie jednostkowym na niektórych pierścieniach, ale nie na przesunięcia w prawo, wówczas oczywiście można wymyślić liniowy nad głową (lub wyższy, jeśli rozważasz bardziej skomplikowaną permutację jako prymityw) . Z tego powodu interesują mnie tylko rozsądne modele, przez które rozumiem głównie maszyny Turinga, obwody NAND lub podobne.

Oczywiście musi to być prawda, jeśli P≠NP , ale wydaje się, że jest to również możliwe, jeśli P=NP , a zatem nie powinno sprowadzać się do rozstrzygnięcia tego pytania.

Jest całkiem możliwe, że na to pytanie ma oczywistą odpowiedź lub oczywistą przeszkodę w odpowiedzi, której mi brakowało.


3
To nie jest obszar, który dobrze rozumiem, ale wygląda na to, że szukasz permutacji na n bitach, którą trudno odwrócić. Pamiętam, że czytałem w artykule Hastada ( nada.kth.se/~johanh/onewaync0.ps ), że istnieją permutacje, które są w , ale są trudne do odwrócenia. NC0
— Robin Kothari,

1
Zobacz także odniesienia do wcześniejszych prac w pracy Håstad's 1987. Wspomina, że ​​Boppana i Lagarias (1986) podają przykład permutacji, która jest w NC 0 , ale nie może być odwrócona w NC 0 . 00
— Jukka Suomela,

1
Dzięki, właśnie tego szukałem. Może któryś z was chce repost jako odpowiedź? Czy wiesz, czy jest coś podobnego pod względem złożoności czasu?
— Joe Fitzsimons,

Odpowiedzi:



5

Dla obwodów boolowskich w oparciu o pełną bazę binarną (przy czym miarą złożoności jest liczba bramek w obwodzie minimalnym) najlepiej znany stosunek dla permutacji C ( f - 1 )do(fa). O ile mi wiadomo, najlepszą stałą uzyskano wtej pracyHiltgen i wynosi ona 2.do(fa-1)do(fa)=doonst

Edytować. Ponieważ chcesz, aby współczynnik wzrastał, gdy rośnie, nie odpowiada to na twoje pytanie. Jednak w przypadku obwodów boolowskich na pełnej podstawie binarnej nic lepszego nie jest znane.n


Cóż, fakt, że nic lepszego nie jest znane, jest rzeczywiście odpowiedzią.
— Joe Fitzsimons,

Proponuję również przeczytać sekcję 1.2 „Asymetria obliczeniowa” następującego artykułu: Jean-Camille Birget, permutacje jednokierunkowe, asymetria obliczeniowa i zniekształcenie, Journal of Algebra, 320 (11), Algebra obliczeniowa, 1 grudnia 2008, strony 4030-4062 . Ponadto możesz być zainteresowany tym linkiem: springerlink.com/content/4318u2t21682752u
— MS Dousti

Kontynuacją pracy Hiltgena jest artykuł Hirsha i Nikolenki pokazujący funkcję ze stałą przerwą między obliczeniem a odwróceniem, ale tam, gdzie jest również zapadnia
— user686


Na koniec dodam, że dużym przełomem byłoby wykazanie istnienia rodziny funkcji z superstałą przerwą: pokazanie takiej przerwy oznaczałoby, że (wersja wyszukiwania) obwodu-SAT nie ma obwodów o rozmiarach liniowych .
— user686,

0

Przede wszystkim chciałem zauważyć, że surowość nie jest dobrze zdefiniowana bez uprzedniego zdefiniowania kodomainy funkcji. Tak więc w moim poniższym opisie będę wyraźnie odwoływał się do domeny kodowej, nad którą funkcja ma charakter przypuszczający.

Zarówno logarytm dyskretny, jak i funkcje RSA są permutacjami, które przypuszczalnie są trudne do odwrócenia. Poniżej opiszę funkcję dyskretnego logarytmu.

Niech będzie liczbą n- bitową, a g będzie generatorem multiplikatywnej grupy Z ∗ p n . Zdefiniuj f n : Z p n → Z p n jako f n ( x ) = g xpnnsolZpn∗fan:Zpn→Zpn .fan(x)=solx(modpn)

fanZpnfan


Cóż, mają tę samą złożoność obliczeń i inwersji na komputerze kwantowym, więc założyłem, że nie było dowodu na to, że wymagały one różnych zasobów, tylko kilka nieudanych prób opracowania wielomianowych algorytmów czasowych.
— Joe Fitzsimons,

2
Ok, myślę, że może źle zrozumiałeś sens mojego pytania. Wiem, że istnieje bogactwo funkcji, które uważa się za trudne do odwrócenia, a to stanowi podstawę szyfrowania klucza publicznego. To, o co mi chodzi, to przypadek, w którym istnieje udowodniona różnica, nawet jeśli jest ona względnie łagodna (byłbym całkowicie zadowolony z funkcji, która na przykład oblicza O (n), a O (n log n) odwraca).
— Joe Fitzsimons,

[Odnośnie pierwszego komentarza] Szukasz jednokierunkowej rodziny permutacji. Samo istnienie takich konstrukcji, nawet w modelu obliczeniowym Turinga, nie zostało jeszcze udowodnione (udowodnienie, że daje to dowód na istnienie krypto klucza publicznego. Patrz przypadek 5 w cstheory.stackexchange.com/questions/ 1026 /… ) Dlatego nie możesz polegać na niepotwierdzonych założeniach. Jeśli jednak chcesz założyć, które działa zarówno w modelu maszyny Turinga, jak i modelu kwantowym, mogę przedstawić szczegółowe informacje na temat założeń opartych na twardości „problemu kratowego”.
— MS Dousti

1
Szukam tylko bardzo słabej formy funkcji jednokierunkowej i nie jestem pewien statusu problemu dla wystarczająco słabych warunków. Z pewnością nie potrzebuję wykładniczej różnicy.
— Joe Fitzsimons,

2
Nie, złożoność czasowa zależy od złożoności czasowej wykładniczej modułowej we wszystkich wymienionych przypadkach. Modułowy wykładniczy jest powolną częścią algorytmu Shora, więc nie ma więcej niż stała różnica w skalowaniu asymptotycznym.
— Joe Fitzsimons,
Korzystając z naszej strony potwierdzasz, że przeczytałeś(-aś) i rozumiesz nasze zasady używania plików cookie i zasady ochrony prywatności.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.