Matematyczne implikacje teorii złożoności przypuszcza poza TCS


25

Czy znasz ciekawe konsekwencje (standardowych) przypuszczeń w teorii złożoności w innych dziedzinach matematyki (tj. Poza informatyką teoretyczną)?

Wolałbym odpowiedzi gdzie:

  • hipoteza teorii złożoności jest tak ogólna i standardowa, jak to możliwe; Nie przeszkadzają mi również konsekwencje twardości określonych problemów, ale byłoby miło, gdyby powszechnie uważano, że problemy są trudne (lub przynajmniej zostały zbadane w kilku artykułach)

  • implikacją jest stwierdzenie, o którym nie wiadomo, że jest prawdziwe bezwarunkowo, lub inne znane dowody są znacznie trudniejsze

  • im bardziej zaskakujące połączenie, tym lepiej; w szczególności implikacją nie powinno być stwierdzenie wprost dotyczące algorytmów

Połączenia „gdyby świnie mogły latać, konie zaśpiewałyby” również są w porządku, o ile latające świnie pochodzą z teorii złożoności, a śpiewające konie z jakiejś dziedziny matematyki spoza informatyki.

To pytanie jest w pewnym sensie „odwrotnością” pytania, jakie mieliśmy o zaskakujące zastosowania matematyki w informatyce. Dick Lipton napisał na blogu dokładnie takie zdanie: pisze o konsekwencjach przypuszczenia, że ​​faktoring ma dużą złożoność obwodów. Konsekwencje są takie, że niektóre równania diofantyczne nie mają rozwiązań, rodzaj stwierdzenia, które może być bardzo trudne do udowodnienia bezwarunkowo. Post opiera się na pracy z Danem Bonehem, ale nie mogę znaleźć artykułu.

EDYCJA: Jak zauważa Josh Grochow w komentarzach, jego pytanie dotyczące zastosowania TCS do matematyki klasycznej jest ściśle powiązane. Moje pytanie jest z jednej strony bardziej liberalne, ponieważ nie nalegam na ograniczenie „klasycznej matematyki”. Myślę, że ważniejszą różnicą jest to, że nalegam na udowodnioną implikację od przypuszczenia złożoności do stwierdzenia w dziedzinie matematyki poza TCS. Większość odpowiedzi na pytanie Josha nie jest tego typu, ale podaje techniki i koncepcje przydatne w klasycznej matematyce, które zostały opracowane lub zainspirowane przez TCS. Niemniej jednak przynajmniej jedna odpowiedź na pytanie Josha jest idealną odpowiedzią na moje pytanie: artykuł Michaela Freedmanaktóry jest motywowany pytaniem identycznym z moim, i dowodzi twierdzenia w teorii węzłów, uwarunkowanego . Twierdzi, że twierdzenie wydaje się być poza zasięgiem obecnych technik teorii węzłów. Zgodnie z twierdzeniem Tody, jeśli wówczas hierarchia wielomianowa załamie się, więc założenie jest całkiem prawdopodobne. Interesują mnie inne podobne wyniki.P # P = N PP#P≠NPP#P=NP


Powiązane: implikacje, nie dla matematyki, ale dla „rzeczywistości fizycznej”
— Austin Buchanan

Czy to to samo co cstheory.stackexchange.com/questions/149/… ? Czy to pytanie ma być szersze niż to?
— Joshua Grochow

3
@Joshua, niektóre elementy się pokrywają, ale myślę, że są one nieporównywalne. Z jednej strony nie nalegam na matematykę „klasyczną”, tzn. Wyniki nieskomplikowane w mechanice kwantowej są w porządku. Z drugiej strony chciałbym mieć bezpośrednie implikacje z domniemań CC do twierdzeń matematycznych spoza TCS, podczas gdy wiele odpowiedzi na twoje pytanie dotyczy technik opracowanych w TCS, które stały się przydatne w matematyce klasycznej. Mimo to cstheory.stackexchange.com/a/163/4896 to jedna idealna odpowiedź na moje pytanie. Za dużo nakładania się?
— Sasho Nikolov

1
ByćL może powinienem opublikować tutaj odpowiedź na pytanie Josha: L- hipoteza Bürgissera sugeruje wyniki na krzywych eliptycznych .
— Bruno,

1
@Sasho: Myślę, że jest w porządku. Dzięki za wytłumaczenie. (BTW, kiedy powiedziałem „klasyczny” w moim drugim pytaniu, nie chciałem wykluczyć mechaniki kwantowej - w rzeczywistości kwantowa teoria pola i algebra kwantowa są obecnie głównymi tematami matematycznymi, badanymi na wielu (nawet najwyższych) działach matematycznych .)
— Joshua Grochow

Odpowiedzi:


14

Oto kolejny przykład z teorii grafów. Twierdzenie o mniejszym wykresie mówi nam, że dla każdej klasy niekierowanych wykresów, które są zamknięte dla nieletnich, istnieje skończony zbiór przeszkód O b s ( G ) taki, że wykres jest w G wtedy i tylko wtedy, gdy nie zawiera wykresu w O b s ( G ) jako nieletni. Jednak twierdzenie wykres moll jest z natury nonconstructive i nie mówi nam nic o tym, jak duże są te zestawy przeszkodowe, czyli ile zawiera wykresy dla konkretnego wyboru G .GObs(G)GObs(G)G

W „ Zbyt wielu przeszkodach dla drobnych porządków” Michael J. Dinneen wykazał, że przy prawdopodobnej hipotezie złożoności teoretycznej rozmiary kilku takich zestawów przeszkód mogą być duże. Weźmy na przykład sparametryzowaną klasę grafów z rodzaju co najwyżej k . W miarę wzrostu k możemy oczekiwać, że zbiory przeszkód O b s ( G k ) będą coraz bardziej skomplikowane, ale o ile? Dinneen pokazał, że jeśli hierarchia wielomianowa nie zapadnie się do swojego trzeciego poziomu, wówczas nie ma wielomianu p, tak że liczba przeszkód w O b s (GkkkObs(Gk)pjest ograniczone przezp(k). Ponieważ liczba drobnych przeszkód dla posiadania rodzaju zero (tj. Bycia planarnym) wynosi tylko dwa ( O b s ( G 0 )={ K 5 , K 3 , 3 }), ten wzrost wielobiegunowy nie jest od razu oczywisty (chociaż w to wierzę) można udowodnić bezwarunkowo). Zaletą wyniku Dinneen jest to, że ma on zastosowanie do rozmiarów zestawów przeszkód odpowiadającychdowolnemusparametryzowanemu zestawowi drobnych ideałów G k, dla których decyduje najmniejszykObs(Gk)p(k)Obs(G0)={K5,K3,3}Gkkdla których jest NP-twardy; we wszystkich takich sparametryzowanych drobnych ideałach rozmiary zestawów przeszkód muszą rosnąć w sposób wielobiegunowy. G∈Gk


Dzięki Bart! To jest bardzo ciekawe. Przyjmuję twoją odpowiedź jako najbardziej wysoko ocenioną. Dziękujemy wszystkim za odpowiedzi!
— Sasho Nikolov

6

Oto przykład: złożoność obliczeniowa i asymetria informacyjna produktów finansowych Arory, Baraka i Ge pokazują, że może ona być trudna obliczeniowo (tj. Trudna NP) do prawidłowej wyceny instrumentów pochodnych - używają najgęstszego podgraphu jako wbudowanego twardego problemu.

W tym samym i wiele wcześniejszych wersach znajduje się słynny artykuł Bartholdiego, Tovey i Tricka na temat trudności w manipulowaniu wyborami.


2
Pewnie, w pewnym stopniu są to nadal wyniki złożoności (z implikacjami społecznymi). Miałem na myśli wyniki, które nie dotyczą algorytmów. Mimo to oba są świetne!
— Sasho Nikolov

Nie byłem do końca pewien, czego szukasz. Zgaduję, że chcesz czegoś w rodzaju konwersacji „zamkniętych, podobnych do czasu krzywych załamuje się kwantowo i klasycznie”?
— Suresh Venkat

1
W rzeczywistości wynik CTC jest doskonałym przykładem. Mam na myśli nawet odwrotność, ale samo stwierdzenie w sposób przeciwny: jeśli kwantowe i klasyczne nie zawalą się, wówczas (wielomianowe) CTC nie istnieją.
— Sasho Nikolov

1
więc mówisz, że powinienem opublikować nową odpowiedź :)?
— Suresh Venkat

Chyba tak mówię :)
— Sasho Nikolov


5

S2kS2k2δk

Jest to bardzo zgodne z duchem wspomnianego wcześniej artykułu Mike'a Freedmana.


-6

wydaje się, że wiele pytań dotyczących separacji klas złożoności TCS ma poważne implikacje w matematyce. w szczególności pytanie P =? NP wydaje się mieć bardzo głębokie powiązania między wieloma dziedzinami, w tym matematyką. kilka znaczących przypadków w tym obszarze:


3
nie zrozumiałeś pytania: wszystkie wspomniane wyniki dotyczą złożoności. Chcę konsekwencją braku złożoności stwierdzenia w teorii złożoności
— Sasho Nikolov
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.