모노톤 함수를 계산하려면 몇 개의 부정이 필요합니까?


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Razborov는 모노톤 함수 매칭이 mP 가 아님을 증명했습니다 . 그러나 몇 가지 부정으로 다항식 크기 ​​회로를 사용하여 일치를 계산할 수 있습니까? 와 P / 폴리 회로 거기에 O(nϵ) 을 계산하여 매칭이 있음을 부정? 부정의 수와 일치하는 크기의 균형은 무엇입니까?

답변:


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Markov는 n 입력 의 모든 기능을 ⌈ log ( n + 1 ) ⌉ 부정 만으로 계산할 수 있음을 증명했습니다 . 효율적인 건설적인 버전은 Fisher에 의해 설명되었습니다. GLL 블로그 의 결과 설명도 참조하십시오 .n⌈log⁡(n+1)⌉

더 정확하게:

정리 : 가정하자 회로에 의해 계산 된 C 와 G의 게이트, 그것은 또한 회로에 의해 계산되는 C * 와 2 g + O ( N 2 로그 2 N ) 게이트 및 ⌈ 로그 ( n + 1 ) ⌉ 부정.f:{0,1}n→{0,1}mCgC∗2g+O(n2log2⁡n)⌈log⁡(n+1)⌉

주요 아이디어는 각 전선에 대한 추가하는 것입니다 에 C parellel 와이어를 승 ' 에 C * 항상의 보수 수행하는 것이 w를 . 기본 케이스는 입력 선을위한 : 피셔 반전 회로를 구성하는 방법을 설명 I ( X ) = ¯ X 와 O ( N 2 로그 2 N ) 게이트 만 ⌈ 로그 ( N + 1 ) ⌉ 부정. 회로의 AND 게이트를 들어 C , 우리는 보강 수 을wCw′C∗wI(x)=x¯O(n2log2⁡n)⌈log⁡(n+1)⌉C 와 ' = B ' ∨ C ' 와 마찬가지로 대 OR 게이트. C의 NOT 게이트는아무 비용도 들지 않으며,NOT 게이트 의 다운 스트림에서 w 와 w ' 의 역할을 바꾸면됩니다. 이러한 방식으로, 인버터 서브 회로 이외의 전체 회로는 모노톤이다.a=b∧ca′=b′∨c′Cww′

금주 모임 Markov. 함수 시스템의 역전 복잡성. J. ACM , 5 (4) : 331–334, 1958.

엠제이 피셔. 부정 제한 네트워크의 복잡성-간단한 설문 조사. 에서 오토마타 이론과 공식 언어 , 71-82, 1975


P / 폴리 회로입니까?
— 익명

2
예, 회로의 크기로 나가는 을 2 g + O ( N 2 로그 2 N ) 여기서, N 개의 입력들의 수이다. 결과에 대한보다 정확한 설명을 포함하도록 응답을 확장하여보다 독립적으로 만들었습니다. g2g+O(n2log2⁡n)n
— mikero

4
그리고 P 일부 명시 (다중 출력) 단조 함수 / 폴리 필요 적어도 P에 / 폴리 유지 부정한다. log⁡n−O(log⁡log⁡n)
— Stasys

2
이 질문 라인 (회로 / 수식 등의 부정의 힘)에 대해서는 eccc.hpi-web.de/report/2014/144 , eprint.iacr.org/2014/902 및 eccc 가 관련 될 수 있습니다 . hpi-web.de/report/2015/026 .
— Clement C.

2
에 의해 충분히dimacs.rutgers.edu/TechnicalReports/abstracts/1995/95-31.html. 2g+O(nlog⁡n)
— Emil Jeřábek은 Monica

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n 부정을 사용하여 비트 의 반전을 계산하는 방법2n−1n

비트하자 즉, 내림차순으로 정렬 I < j는 의미 X I ≥ X J를 . 이는 Ajtai–Komlós–Szemerédi 정렬 네트워크와 같은 모노톤 정렬 네트워크를 통해 달성 할 수 있습니다.x0,…,x2n−1i<jxi≥xj

유도 적으로 비트 I n ( → x )에 대한 반전 회로를 정의합니다 . 기본 경우에는 n = 1 이고 I 1 0 ( → x ) : = ¬ x 0 입니다. m = 2 n − 1 이라고하자 . 우리는 감소 I는 N (대 2 m + 1 하나의 비트) I , N - 1 게이트 (위한 m2n−1In(x→)n=1I01(x→):=¬x0m=2n−1In2m+1In−1m bits) and one negation gate using ∧ and ∨ gates. We use negation to compute ¬xm. For i<m let yi:=(xi∧¬xm)∨xm+i. We use In−1 to invert y→. Now we can define In as follows:

Iin:={Iin−1(y→)∧¬xmi<m¬xmi=mIin−1(y→)∨¬xmi<m

It is easy to verify this inverts x→ by considering the possible values of xn and using the fact that x→ is decreasing.

From Michael J. Fischer, The complexity of negation-limited networks - a brief survey, 1975.

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