BPP에서 P 로의 비 무작위 화의 예


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성공적인 비 무작위 화의 주요 예는 무엇입니까? P=BPP 무작위 목표 (경도 무작위성 연결이 아님) 무엇입니까?

내 마음에 오는 유일한 예는 AKS 결정적 다항식 시간 우선 성 테스트입니다 (GRH를 가정하는 방법론이 있었음에도 불구하고). 그렇다면 우리는 무작위 화 (경도 또는 오라클 연결이 아님)에 대해 어떤 구체적인 증거를 가지고 있습니까?

랜덤 화 폴리에서 결정 성 폴리 또는 특정 문제에 매우 가까운 것에 이르기까지 시간 복잡성 개선이 나타난 경우에만 예제를 유지하십시오 .


다음은 더 많은 의견 이며이 쿼리에 도움이 될 것입니다.

샤젤은 http://www.cs.princeton.edu/~chazelle/linernotes.html 의 '불일치 방법 : 임의성과 복잡성 (Cambridge University Press, 2000)' 하고 있습니다.

'결정 론적 계산에 대한 더 깊은 이해를 위해서는 무작위 화의 숙달이 필요하다는 것이 끝없는 매력의 원천이었습니다. 이 강력한 연결을 설명하기 위해이 책을 썼습니다. 최소 스패닝 트리에서 선형 프로그래밍에 이르기까지 들로네 삼각 분할 (Delaunay Triangulation)에 이르기까지 가장 효율적인 알고리즘은 종종 확률 적 솔루션의 무작위 화입니다. 불일치 방법은 모든 컴퓨터 과학에서 가장 유익한 질문 중 하나를 강조합니다. 무작위 비트가 필요하다고 생각되면 이유를 알려주십시오. '


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조건부 기대 방법, 비관적 추정기 방법, 경계 독립 샘플 공간 사용과 같은 일반적인 기술을 사용하여 많은 알고리즘을 무작위화할 수 있습니다. 사실, 원시성 테스트와 다항식 아이덴티티 테스트는 표준 무작위 화 기술에 저항하는 자연 함수의 드문 예이기 때문에 유명합니다.
Sasho Nikolov

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@SashoNikolov 일부 의견에 대한 전체 답변으로 의견을 확대 할 수 있음을 감사드립니다. 또한 사람들이 회로 복잡성을 통한 경도-랜덤 니스 연결이 ? P=BPP

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나는 이것이 대답하기에는 너무 기본적이라고 생각합니다. 자세한 내용과 예는 Alon-Spencer의 무작위 화 해제 장을 참조하십시오.
Sasho Nikolov

클래스 BPP에 대한 흥미로운 점은 이론적 정의에는 임의의 입력 비트가 필요하다는 것인데, 이는 임의의 입력 비트를 필요로하며, 이는 랜덤 화되지 않고 약한 콜로 모그 로프 무작위성 측정법을 사용하여 유한 도메인에는 존재하지 않아야합니다. 사람들이이 불일치로 어떻게 살 수 있는지 모르겠습니다. 나 자신은 명시 적 클래스 BPP (NP 또는 P)가 있다고 생각하지 않습니다.

답변:


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입니다.SL=L

은 무작위 로그 스페이스를 나타내고 R L = L 은 문제 R P = P 의 더 작은 버전입니다. 주요 발판은 '04 Reingold 증명했다 ( "LOGSPACE에서 지시되지 ST 연결") S L = L , S는 약자는 "대칭"및 S L은 중간 클래스 R L L들이RLRL=LRP=PSL=LSSLRLL .

아이디어는 랜덤 로그 공간 튜링 머신을 노드가 머신의 상태 인 다항식 크기의 방향 그래프로 생각할 수 있으며 RL 알고리즘은 특성이 좋은 랜덤 워크를 사용한다는 것입니다. SL 은이 형식의 무 방향 그래프에 해당합니다 . 확장 성 그래프, 특히 Reingold, Vadhan 및 Wigderson의 "지그재그 제품"에 대한 Reingold의 증명은 우수한 특성을 가진 방향이없는 그래프를 무작위로 걸으며 이러한 특성을 유지하는 의사 산책로로 전환합니다.

편집 문제는 명시 적으로 BPP 대 P에만 초점을 변경하기 전에이 질문을 게시가 관심이 될 것으로 보인다 때문에 ... 나는 그것을 떠납니다.


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제발 하지마 답은 흥미 롭습니다.
Emil Jeřábek은 Monica

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안녕하세요 @ 학생. 성공적인 탈 무작위 화의 예에 관심이있는 사람들 이이 답변에 관심을 가질 것이라고 생각합니다. 따라서 목표에 무의미하지 않고 계속 유지할 것입니다 (나중에 시간 복잡성을 지정하기 위해 편집 된 것입니다 ... )
usul

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또한이 사이트의 질문과 답변은 포스터의 특정 목표뿐만 아니라 미래의 방문자에게 참조 자료로서 일반적으로 유용하도록 공식화되어야합니다. 나는 시간 복잡성과 BPP에 대한 인공적인 제한이 없는 질문 훨씬 더 유용하게 생각합니다.
Emil Jeřábek은 Monica

@ EmilJeřábek 좋아요, usul의 게시물을 여기 남겨 두겠습니다.

@usul '이 아이디어는 랜덤 로그 공간 튜링 머신을 다항식 크기의 방향 그래프로 생각할 수 있다는 것입니다.' NL에 적합한 직관이 있습니까? L은 NL이 아니라 PSPACE = NPSPACE이므로 공간이 시간과 다를 수 있다는 것을 알고 있습니다.
T ....

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BPP에는 기본적으로 P로 알려지지 않은 흥미로운 문제가 하나 있습니다. 대수 회로가 동일하게 0을 생성하는 다항식이기 때문에 다항식 신원 테스트입니다. Impagliazzo와 Kabanets 는 P의 PIT가 일부 회로 하한을 의미 함을 보여줍니다. 따라서 회로 하한은 P = BPP라고 믿는 유일한 이유입니다 (그러나 꽤 좋은 이유입니다).


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나는 당신에게 높은 수준의 의견에 동의하지만, 계산 그룹 이론에있는 무작위 알고리즘이 과도하게 짜여져있는 또 다른 종류의 흥미로운 derandomization 질문을 제안한다고 생각합니다. 이들 중 대부분은 의사 결정 문제가 아닌 기능이지만 일부는 BPP에서 흥미로운 의사 결정 문제로 다시 캐스팅 할 수 있습니다 (예 : cstheory.stackexchange.com/a/11440/129
Joshua Grochow

O(f(n))O(f(n))BPPBPPf(n)P=BPP이러한 알고리즘에 대해 결정적이고 예상되는 무작위 간격을 닫을 수없는 경우 추측에 영향을 미칩니 까?
T ....

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다항식 아이덴티티 테스트 외에, BPP에는 있지만 P에는없는 것으로 알려진 또 하나의 매우 중요한 문제는 음이 아닌 행렬의 영구성 또는 그래프의 완벽한 일치 수를 근사화하는 것입니다. (1 + eps) 팩터 내에서 이러한 숫자를 근사화하는 무작위 폴리-시간 알고리즘이 있지만, 최고의 결정 론적 알고리즘은 ~ 2 ^ n 팩터 근사값 만 달성합니다.

영구적 인 것이 주된 예이지만 무작위 알고리즘 (일반적으로 'MCMC'방법을 기반으로 함)과 결정 론적 알고리즘 사이에 큰 차이가있는 대략적인 계산 문제가 많이 있습니다.

비슷한 맥락에서 또 다른 문제는 명시 적으로 주어진 볼록한 체적 (선형 불균형의 집합으로 설명되는 다면체)의 부피를 근사화하는 것입니다.


내가 더 잘 이해할 수 있도록 P 대 BPP의 한 가지 미묘한 점은 기능 문제와 의사 결정 문제의 차이입니다. 다항식 시간에 랜덤하게 결정 가능하지는 않지만 (어떤 의미에서는) 어떤 함수 문제가있을 수 있지만, P = BPP 일 수있다. 귀하의 예는 아마도 의사 결정 문제로 쉽게 변할 것 같습니다. 맞습니까?
usul

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결정 대 함수 문제는 NP 세계에서보다 미묘하지만 여전히 많이 알려져 있습니다. 예를 들어 , 섹션 3 의이 백서 에서는 결정 불가능한 "무작위로 다룰 수있는 검색 가능한 문제"에 대한 예를 제공합니다. 그러나 함수가 일대일 인 경우, P = BPP는 "무작위 화 폴리 시간 분해 가능 함수 문제"에 결정 론적 폴리 시간 알고리즘이 있음을 의미합니다 (서류도 더 많은 예를 제공함)
Joe Bebel
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