산술 회로가 부울보다 약합니까?


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하자 ( F가 ) A (비 모노톤)의 최소 크기를 연산 나타낸다 ( +를 , × , - ) 회로 주어진 multilinear 다항식 계산 F를 ( X 1 , ... , X의 N ) = Σ E ∈ E C E N Π I = 1 x e i iA(f)(+,×,−) 및 B ( F ) 부울 A (비 모노톤)의 최소 크기를 나타낸다 ( ∨ , ∧ , ¬ ) 회로는 상기 컴퓨팅부울 버전 F B 의 F 에 의해 정의 : F (B)를 ( X 1 , ...이 , X N ) = ⋁ e ∈ E ⋀ i : e i ≠ 0 x i

f(x1,…,xn)=∑e∈Ece∏i=1nxiei,
B(f)(∨,∧,¬) fbf
fb(x1,…,xn)=⋁e∈E ⋀i:ei≠0xi.
B ( f ) 가 A ( f ) 보다 작은 다항식 알려져 있습니까? fB(f)A(f)

우리가 고려하는 경우 모노톤 없는 마이너스 - 회로의 버전 없이하지 않음 ( ¬ ) - 게이트 다음 B ( F ) 도 할 수있다 기하 급수적으로 보다 작은 ( F ) 테이크, 예를 들어, 가장 짧은 일 경로 다항식 : F를 에 K의 N ; 다음 B ( F ) = O ( n은 3 ) 과 ( F는 ) = 2 Ω ( N을(−)(¬)B(f)A(f)fKnB(f)=O(n3) . 그러나 "단일 톤이 아닌 세계"에서 어떤 일이 발생합니까? 물론A(f)에 큰 하한이 없기 때문에큰차이를 알 수 없습니다. 그러나 아마도 약간의 작은 차이가 있습니까? A(f)=2Ω(n)A(f)


참고 (15.03.2016) 내 질문에, 나는 큰 계수 가 허용되는 방법을 지정하지 않았습니다 . Igor Sergeev는 예를 들어 다음과 같은 (단 변량) 다항식 f ( z ) = ∑ m j = 1 2 2 j m z j 는 A ( f ) = Ω ( m 1 / 2 ) (Strassen 및 그룹). 그러나이 다항식의 경우 B ( f ) = 0 입니다. f b (cef(z)=∑j=1m22jmzjA(f)=Ω(m1/2)B(f)=0 입니다. 우리는 얻을 수 프론 F 변수다항식 F ' ( X 1 , ... , X에 N을 ) 의 N = 기록 m의 크로네 커 교체를 사용하여 변수. 각 지수와 연관 J 단항식 X J = Π I : 난 = 1 X 난 곳 ( 1 , ... , N )fb(z)=zff′(x1,…,xn)n=log⁡mjXj=∏i:ai=1xi(a1,…,an)는 이진 표현의 0-1 계수입니다 . 이어서 다항식 원하는 F ' = Σ m J = 1 C J X J를 , 우리가 그 ( F ' ) + N ≥ ( F ) = Ω ( m 1 / 2 ) = 2 Ω ( N ) . 그러나 f ' 의 부울 버전 은 변수의 OR 일 뿐이므로 B (jf′=∑j=1mcjXj
A(f′)+n≥A(f)=Ω(m1/2)=2Ω(n).
f′ 이고 우리는 짝수 지수 격차가 있습니다. 따라서, 계수의 개수가 변수의 개수 n 에서 삼중 지수 일 수 있다면, 갭 A ( f ) / B ( f ) 는심지어 지수 인 것으로 보여 질수있다. (실제로, 크기 자체가 아니라 계수의 대수적 의존성이 더 큽니다.) 이것이 A ( f ) 의 실제 문제가작은계수의 경우(이상적으로는 0-1)입니다. 그러나이 경우 여호수아가 상기 한 것처럼 하한 A ( f )B(f′)≤n−1nA(f)/B(f) A(f) 쉬트 라쎈 및 (0-1 계수) 바우어의 오늘날 우리가 가지고있는 최고의 남아있다.A(f)=Ω(nlog⁡n)

답변:


9

VP0≠VNP0

Ω(nlog⁡n)∑i=1nxinΩ(nlog⁡n)x1∨x2∨⋯∨xn


안녕 여호수아 : 당신은 옳습니다. 음, 우리는 A (f)의 하한을 영구적으로 알 수 없습니다. 그러나 VP와 VNP의 상수가없는 버전이 다르면 (실제) 경계를 모르고 분리 B (f)와 A (f)를 알 수 있습니다.
— Stasys

2
Ω(nlog⁡n)

1
여호수아 : 다시 한 번 좋은 지적. f가 모든 n 개의 단일 변수에 대한 n 차 제곱의 합이면 B (f)는 최대 n이고 Baur-Strassen show A (f)는 n의 n에 대한 n 배의 로그입니다. 이것은 A (f)에 가장 잘 알려져 있습니다. 따라서 내 질문에 대해 알려진 가장 큰 명백한 격차는 실제로 로그입니다. (질문 : 제 @가 왜 코멘트에서 항상 사라지는 지 아십니까?)
— Stasys

@Stasys : 좋은 예입니다. (다시 : 제쳐두고 그렇지 않다. 나는 시스템이 누가 "에"가 있는가에 대한 자동 추론을 수행한다고 생각한다. 그리고 만약 당신이 "기본 사람"에게 메시지를 보내고 있다면, 그것을 제거한다. .)
— Joshua Grochow

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— Emil Jeřábek
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