Separacje klas złożoności bez twierdzeń hierarchicznych


16

Twierdzenia o hierarchii są podstawowymi narzędziami. Wiele z nich zebrano we wcześniejszym pytaniu (patrz Jakie hierarchie i / lub twierdzenia dotyczące hierarchii znasz? ). Niektóre separacje klas złożoności wynikają bezpośrednio z twierdzeń hierarchicznych. Przykłady takich dobrze znanych separacji: LPSPACE , , , .N P N E X P P S P A C E E X P S P A C EPEXPNPNEXPP.S.P.ZAdomimiXP.S.P.ZAdomi

Jednak nie każde rozdzielenie wynika z twierdzenia o hierarchii. Bardzo prostym przykładem jest . Chociaż nie wiemy, czy któryś z nich zawiera drugi, są one nadal różne, ponieważ jest zamknięte w odniesieniu do transformacji wielomianowych, podczas gdy nie.N P EN.P.miN.P.mi

Jakie są głębsze, bezwarunkowe, nierelatywizowane separacje klas złożoności dla klas jednolitych, które nie wynikają bezpośrednio z jakiegoś twierdzenia hierarchicznego?


2
Myślę, że to trochę niezwykłe nazywać separacją. Również ich nierówność jest z trywialnych powodów i nie mówi nam nic ciekawego. AFAIK wszystkie interesujące separacje klas złożoności dla dużych klas złożoności opierają się w pewnym momencie na twierdzeniach hierarchii (i z kolei diagonalizacji). N.P.mi
Kaveh

To prawda, że ​​nazywanie separacją jest rzeczywiście niezwykłe , ponieważ ma to trywialne przyczyny. Przywołałem to tylko, aby pokazać prosty przykład, w którym nie jest potrzebne twierdzenie hierarchiczne. N.P.mi
Andras Farago

3
Eee, dowód NP! = E ma zależeć od twierdzenia hierarchii! Działa to tak, że najpierw zakłada się NP = E, a następnie używa właściwości zamknięcia NP, aby wywnioskować, że E = EXP, naruszając w ten sposób twierdzenie o hierarchii czasu.
Scott Aaronson

Dziękuję Scott, masz całkowitą rację. nie był dobrym przykładem. Umieściłem lepszy wśród odpowiedzi. N.P.mi
Andras Farago

Tak więc, nawet różnice tego rodzaju opiera się na diagonalizacji: ale e E X P . W końcu miło i nie tak banalnie. miN.P.ZAdo0N.P.ZAdo0mimiXP.mimiXP.
Kaveh

Odpowiedzi:


13

Chciałbym być źle pokazany, ale nie sądzę, że istnieją obecnie jednolite dolne granice, które ostatecznie nie są oparte na jednym z twierdzeń hierarchicznych. Nasze obecne rozumienie tego, jak korzystać z jednolitości, jest naprawdę dość ograniczone w tym sensie.

Z drugiej strony istnieje wiele jednolitych dolnych granic, które nie wynikają bezpośrednio z twierdzeń o hierarchii, ale używają twierdzenia o hierarchii w połączeniu z innymi sprytnymi sztuczkami, technikami i wynikami, na przykład:

  • [Hopcroft-Paul-Valiant]. Udowadniają, że D T I M E ( n ) D S P A C E ( n / log n ) (część dowodu niezwiązana z przekątną), a następnie wykorzystują fakt, że C S L = N S P A C E ( n )CSLDTIME(n)DTIME(n)DSPACE(n/logn)CSL=NSPACE(n)w połączeniu z hierarchią przestrzeni. Ich wynik + hierarchia przestrzeni implikuje również .DSPACE(n)DTIME(n)
  • Kompromisy czasoprzestrzenne dla satysfakcji (patrz np. Wprowadzenie Bussa-Williamsa i odniesienia do niego)
  • [Paul-Pippinger-Szemeredi-Trotter]. Wykorzystuje nietrywialną symulację dowolnej deterministycznej superliniowej maszyny czasu w szybszej maszynie z czterema przemianami, w połączeniu z deterministyczną hierarchią czasu.DTIME(n)NTIME(n)
  • Jednolite dolne granice na stałe [ Allender , Allender-Gore , Koiran-Perifel ]
  • [Williams] (chociaż technicznie jest to nierównomierny dolna granica, wykorzystuje kilka pomysłowe w połączeniu z niedeterministycznych hierarchii czasu)NEXPACC0

4

Jest oddzielenie C 0T C 0 przez Smoleńskiego coś, czego szukaliśmy?AC0TC0


1
Dziękuję, że jest ładny wynik, ale szukam rozdziałów klas, a nie klas obwodu. uniform
Andras Farago

2
@AndresFarago: Jednolity AC ^ 0 jest również poprawnie zawarty w jednolitym TC ^ 0.
Emil Jeřábek wspiera Monikę

2
@ EmilJeřábek: Czy istnieje dowód na to, że mundur jest właściwie zawarty w mundurze T C 0 , który nie dowodzi już również niejednolitej deklaracji? (Jeśli nie, to wydaje się, że twój przykład podlega ogólnej zasadzie, że niejednolite dolne granice są silniejsze niż jednolite dolne granice i myślę, że OQ próbował uniknąć takich odpowiedzi ...)AC0TC0
Joshua Grochow

2
Uważam, że niezgodność dowodów jest drugorzędna w stosunku do faktu, że są to raczej małe klasy, w których mamy jakieś dobre kombinatoryczne / algebraiczne ich rozumienie. Tzn. Rozumiemy je wystarczająco dobrze, aby bezpośrednio skonstruować obiekt, którego nie ma w nich. Gdzie są większe klasy, nie ma takiego zrozumienia i dlatego jedyną znaną metodą jest przekątna całej klasy w celu zbudowania takich obiektów.
Kaveh

2

Kolejny nietrywialny przykład pochodzi z obszaru o średniej złożoności przypadków. Rainer Schuler dowodzi interesujących właściwości klasy, którą nazywa , patrz [1].PPcomp

PPcompμμPPPcompPPcomp=P

LPPcompmi, to jest,

miP.P.P.-doomp()
To implikuje bezwarunkowy rozdział P.P.-doompP.. Podczas gdy ten drugi również wykorzystuje ten faktmiP., która wynika z twierdzenia o hierarchii czasu, nowa część (*) opiera się na różnych narzędziach: poza diagonalizacją stosuje miarę ograniczoną do zasobów i złożoność Kołmogorowa.

Odniesienie:

[1] R. Schuler, „Zamknięcie tabeli prawdy i zamknięcie średniego czasu wielomianowego Turinga mają różne miary w EXP”, CCC 1996, pdf

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.