푸리에 계수 AND OR 및 XOR 게이트가있는 경계 깊이 회로로 설명되는 부울 함수


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하자 부울 기능하고 이제부터 함수로 f를 생각하자 에 . 이 언어에서 f의 푸리에 확장은 단순히 사각형이없는 단항의 관점에서 f의 확장입니다. (이 모노 미알은 에 대한 실제 함수의 공간을 기초로합니다 . 계수의 제곱의 합은 단순히 이므로 는 제곱 자유 모수에 대한 확률 분포로 이어집니다. 이 분포를 F- 분포라고합니다.에프{1,1}{1,1}2{1,1}1에프

f가 다항식 크기의 경계 깊이 회로에 의해 설명 될 수 있다면 Linial, Mansour 및 Nisan의 정리에 의해 F 분포는 거의 기하 급수적으로 작은 크기의 에 집중된다는 것을 알고 있습니다. 이것은 Hastad 스위칭 보조 정리에서 파생됩니다. (직접적인 증거가 가장 바람직합니다.)폴리 로그 

모드 2 게이트를 추가하면 어떻게됩니까? 고려해야 할 한 가지 예 는 첫 번째 n 변수와 마지막 n 변수의 mod 2 내부 곱으로 설명되는 변수 의 함수 입니다 . 여기서 F- 분포는 균일합니다.나는22

질문 : Boolean 함수의 F- 분포가 경계 깊이 다항식 크기 ​​AND, OR, MOD 회로에 의해 "레벨"에 집중되어 있습니까?2영형()

비고 :

  1. 반대의 예에 대한 한 가지 가능한 경로는 여러 가지 분리 된 변수 집합에 대한 다양한 IP 를 어떻게 든 붙일 수 있지만 어떻게 . 아마도 질문을 약화시키고 변수에 가중치를 부여 할 수는 있지만 명확한 방법을 찾지 못했습니다. (따라서이 두 가지 문제를 언급하는 것도 내가 요구하는 것의 일부입니다.)2케이

  2. mod 게이트 를 허용하면 질문에 대한 긍정적 인 대답 (또는 성공적인 변형)이 적용될 것이라고 추측합니다 . (그래서 질문은 Ryan Williams의 최근 인상적인 ACC 결과에 의해 유발되었습니다.) 케이

  3. MAJORITY의 경우 F- 분포는 모든 "수준"에 대해 큰 (1 / 폴리)입니다.

Luca에서 알 수 있듯이, 내가 묻는 질문에 대한 대답은 "아니오"입니다. 남아있는 질문은 AND OR로 설명 될 수있는 부울 함수의 F 분포와 MAJORITY가 공유하지 않는 mod 2 게이트의 속성을 찾는 방법을 제안하는 것입니다.

MONOTONE 기능에 대해 이야기하여 질문을 저장하려는 시도 :

질문 : MONOTONE 부울 함수의 F- 분포는 "레벨" 에 경계 깊이 다항식 크기 ​​AND, OR, MOD 회로 집중 (초 다수 적으로 작은 오류까지)으로 설명됩니까?2영형()

우리는 심지어 을 대체 할 수 있다고 추측 할 수 강력한 버전에 대한 반례가 흥미로울 수 있습니다. 영형()폴리 로그()


그것은 매우 강력한 추측처럼 보입니다. 그것이 사실 일 수 있다는 증거가 있다면 매우 흥미로울 것입니다. 모드 게이트가있는 일정한 깊이 회로의 경우 낮은 수준의 다항식과 같이 매우 잡음에 민감하지 않거나 패리티처럼 완벽하게 임의의 기능을 가질 수 있지만 대다수와 같은 중간에 무언가를 만들기가 어렵다는 직관이 있습니까?
보아스 바락

보아스에게, (강력한 제안에 반대되는 예를 기대할 것입니다.) Re : 직관, "완벽 무작위"를 "Bernouli-like"로 바꾸십시오. 내가 기억 하듯이, 단일 모드 k 게이트를 고려할 때 F- 분포는 특정 Bernouli 분포와 같습니다 (즉, | S |의 가중치는 p ^ | S | (1-p) ^ {n- | S | } 일부 p의 경우 반드시 p = 1 / 2 일 필요는 없습니다. 따라서 mod k 게이트가있는 작은 경계 깊이 회로는 Bernouli 분포와 같은 F- 변형에서 조작 할 수 있습니다. Bernouli 분포 특성)이 유지된다.
길 칼라이

답변:


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길, 이것과 같은 것이 반례입니까?

하자 되도록 수 N = m + 로그 m 및 생각 n 개의 쌍로서 비트 입력 ( X , I ) 여기서, X는 m 행의 비트 열이다 ( X 1 , ... , X의 m은 ) 이고 1 , , m 범위의 정수는 이진수로 기록됩니다.=+로그(엑스,나는)엑스(엑스1,,엑스)나는1,,

에프(엑스,나는): =엑스1엑스나는

나는=1,,1/엑스1엑스나는1/2

f ()는 깊이 3에서 실현 될 수 있습니다. 모든 XOR을 한 레이어에 넣은 다음 AND, OR 및 NOT의 두 레이어에서 "선택"을 수행합니다 (평소와 같이 NOT을 깊이에 추가하는 것으로 계산하지 않음).


네, 루카 당신이 옳아 보입니다.
Gil Kalai
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