회로 하한 및 kolmogorov 복잡성


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다음과 같은 추론을 고려하십시오.

하자 K(x) 나타내는 콜 모고 로프의 복잡성 문자열의 x . 차이 틴의 불완전 성 정리

일관되고 충분히 강력한 형식 시스템 S , 문자열 x 에 대해 SK ( x ) T 임을 증명할 수없는 상수 T (형식 시스템 및 해당 언어에 따라 다름 ) 있습니다.xSK(x)T

스펙트럼의 Kolmogorov 복잡도가 최대 k 인 n 개의 변수 에 대해 fn 부울 함수라고 하자 . 하자 S ( F N ) 의 회로 복잡성 될 F N 즉, 연산 회로의 최소 크기 (F)을 N .nkS(fn)fnfn

에 대한 A (거친) 상한 S(fn)

S(fn)cBB(k)n
이고 상수 대한 Bc 이고 BB(k)사용중 비버 기능입니다 (최대 가능한 단계 a 크기 대한 설명이있는 튜링 기계 정지 k). ( 스펙트럼의 모든 1 에 대해 해당하는 진리 할당의 최소 기간을 구성하고 이러한 모든 최소 기간의 OR을 함께 가져옵니다.)

부울 함수 의 무한 패밀리에 대해 이제 L 에 초 선형 회로가 필요 하다는 공식적인 증거가 있다고 가정 합니다.L={fn}nL

여기서 g ( n ) ω ( 1 ) .

Snn0, g(n)nS(fn)
g(n)ω(1)

을 충분히 크게 취하면 g ( n ) > c B B ( T )n

g(n)>cBB(T)

특히, 이것은 스펙트럼의 콜로 모고 로프 복잡성이 적어도 T 라는 증거 일 수 있으며 , 이는 불가능하다.fnT

이것은 두 가지 질문으로 이어집니다.

1) 위의 추론에는 문제가 있습니다. 주로 슈퍼 리니어 회로의 하한을 공식적으로 증명할 수 없기 때문입니다.

2) 하한에 대한 장벽을 나타내는 유사한 접근 방법, 즉 특정 유형의 (회로) 하한이 공식적으로 불가능하다는 것을 알고 있습니까?


흥미로운 아이디어. P =? NP에 대한 장벽을 제시하는 "자연적 증거"에 대한 razborov / rudich 증거와 다소 관련이 있습니다 (그러나 논문에서 예로 제시된 다른 복잡한 클래스 분리에도 적용 가능) .. 그 논문을 읽었습니까? 참고 장벽 P =? NP장애물 / 단조 회로 복잡성 . 복잡성 클래스 분리는 구조상 비 확률 증명과 유사하다는 힌트를줍니다.
vzn

2
f_n의 "스펙트럼"에 대해 자세히 설명해 주시겠습니까? "스펙트럼"을 언급하지 않고 질문을 표현하는 방법이 있습니까?
vzn

아마도 계산할 수있는 가장 작은 TM (상태 테이블 / 상태의 의미)을 연구함으로써 기능의 복잡성을 연구 할 수 있으며 이것이 회로 하한과 거의 일치 할 것입니다. 가장 작은 TM을 찾는 것이 실제로 어렵다는 것이 불가능하다는 것을 보여줄 수 있다면 무언가가있을 수 있습니다. 그러나 회로 나 TM의 표준 열거를 통해 가장 작은 TM을 찾는 것은 "간단합니다". 이 방법이 왜 효과가 있는지 숙고하면 질문이 문제를 일으키지 않는 이유를 이해하는 데 도움이 될 수 있습니다.
vzn

1
권리. 참조 주셔서 감사합니다. 나는 Natural Proofs 논문에 대해 알고 있습니다. "스펙트럼"없이 질문을 공식화 할 수 있는지 모르겠습니다. 내가 "스펙트럼"을 의미하는 것은 서열이다 (f(0,0,..,0),f(0,0,..,1),..,f(1,1,..,1))
Magnus

답변:


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당신의 주장에는 아무런 문제가 없지만 모순은 없습니다. 충분히 큰 에서 f n 의 스펙트럼의 Kolmogorov 복잡도 는 항상 T 이상 임을 증명합니다 . 그러나이 진술은 사소한 사실입니다! 한 문자열의 Kolmogorov 복잡성이 크다는 것을 증명할 수는 없지만 시퀀스가 ​​있으면 어느 시점부터는 복잡성이 큰 문자열 만 포함해야합니다. 이 N 은 무엇입니까? 이 만족해야 N > g - 1 ( C B B ( T ) ) 우리 (인해 계산할 수없는 번호 무엇 BNfnTNN>g1(cBB(T)) )하므로 전혀 문제가 없습니다.BB


고맙습니다. 나는 N의 값을 충분히 크게 선택할 수 있다고 믿는 함정에 빠졌지 만 , 내에서는 이것이 불가능하며 , 올바르게 지적하면 이것은 실제로 어떤 가족에게도 해당됩니다. 증가하는 서열. S
Magnus는

1

더 간단한 문제 상황이 있습니다. 하자 ( k는 ) (사전 편찬 식 순서로) 제 문자열되도록 K ( ( K ) ) (K) ; 이러한 문자열은 모든 k에 대해 존재할 수 있습니다 . 그런 다음 K ( A ( k ) ) kA(k)K(A(k))kkK(A(k))k .

범인은 공식 시스템이 B B ( T )를 계산할 수 없다는 것입니다BB(T) .

편집 : 여기에 "보다 명백한"문제가있는 상황이 있습니다. 를 Kolmogorov의 복잡도가 최대 k 인 스트링의 최대 길이라고 하자 . α ( k ) 가 존재할 수있다. 그런 다음 K ( 0 α ( k ) + 1 ) > k 입니다.α(k)kα(k)K(0α(k)+1)>k


이 상황이 왜 문제가됩니까? 출력이 A (k)이고 길이가 k보다 작은 프로그램을 제공하지 않았습니다.
domotorp

BB(k)k

그것은 원래의 질문과 같은 의미에서 (논쟁 적으로) 문제가 있습니다.
Yuval Filmus

나는 아직도 그것을 얻지 못한다. 당신은 문자열과 Kolmogorov의 복잡성이 크다는 증거를 나타내지 않습니다. 복잡성이 큰 문자열이 있음을 증명합니다.
Sasho Nikolov

나는 그들이 다른 방식으로 문제가 있다고 생각합니다. 내가 읽을 때, 당신은 증거가없는 특정한 진실한 진술을 지적합니다. 내 질문에 그것을 배치 할 때, 나는 증명할 수없는 무언가의 증거를 수반한다고 지적합니다.
Magnus
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