Жесткие нижние оценки теоремы Савича


28

Прежде всего, заранее прошу прощения за любую глупость. Я ни в коем случае не эксперт по теории сложности (отнюдь! Я студент, берущий свой первый класс по теории сложности). Вот мой вопрос. Теперь теорема Савича гласит, что Теперь мне интересно, если эта нижняя граница была жесткой, то есть это что-то вроде строки недостижимо. NSPACE ( f ( n ) )DSPACE ( ( f ( n ) ) 1.9 )

N-Space(е(N))DSPACE((е(N))2)
NSPACE(f(n))DSPACE((f(n))1.9)

Кажется, что здесь должен быть прямой комбинаторный аргумент - каждый узел в графе конфигурации для детерминированной машины Тьюринга имеет только один исходящий ребро, в то время как каждый узел в графе конфигурации недетерминированной машины Тьюринга может иметь больше чем один исходящий край. Алгоритм Савича заключается в преобразовании графов конфигурации с любым исходящим ребром в графы конфигурации с исходящими ребрами.<2

Поскольку граф конфигурации определяет уникальную TM (не уверен в этом), комбинаторный размер последнего почти наверняка больше, чем первый. Эта «разница», возможно, является фактором , а может быть и меньше - я не знаю. Конечно, есть много маленьких технических проблем, которые нужно решить, например, как вам нужно убедиться, что нет петель и т. Д., Но мой вопрос, если это разумный способ начать доказывать что-то подобное. n2

Ответы:


28

Это хорошо известный открытый вопрос. В теории сложности вы увидите много открытых вопросов, по которым вы удивитесь, почему никому не удалось их решить. Частично причина в том, что нам нужны новые люди, как вы, чтобы помочь нам решить их :)

Чтобы получить последний результат в этой области, показывающий, что алгоритм Савича является оптимальным в некоторой ограниченной модели, см . Статью Аарона Потечина FOCS .

В частности, он начинает с приятного наблюдения, что, поскольку граф конфигурации детерминированной TM имеет только одно исходящее ребро (после фиксации ввода), можно думать о нем как о неориентированном графе, и поэтому вопрос становится примерно таким: ориентированный граф из вершин с двумя специальными вершинами , если мы сопоставим его с вершинным неориентированным графом (также со специальными вершинами ), так что существование каждого ребра в зависит от одно ребро в и есть путь от до в если есть путь междуn s , t N G s , t G G s t G s t G N nGns,tNGs,tG'гsTгs' и в , насколько больше должно быть от .T'г'NN

Чтобы показать, что алгоритм Савича является оптимальным, нужно показать, что должно быть не менее . Чтобы показать , достаточно показать более слабую оценку, что для любой константы . Я почти уверен, что даже неизвестно, хотя, возможно, что-то вроде известно по некоторым не столь интересным причинам.2 Ω ( log 2 n ) = n Ω ( log n ) L N L N > n c c N > n 10 N n 2N2Ω(журнал2N)знак равноNΩ(журналN)LNLN>NссN>N10NN2


20

Я думаю, что мы не знаем, является ли это жестким. Иначе мы бы знали, что .LNL


Хорошая мысль, спасибо :) По второму вопросу - вы видите какие-либо очевидные недостатки в комбинаторном подходе к демонстрации подобных вещей?
Габго

2
Теорема Савича - это конкретный алгоритм для моделирования недетерминированного алгоритма f (n) -пространства с использованием функции «разделяй и властвуй» с глубиной O (f (n)) (давая f (n) ^ 2). Для проверки нижних границ необходимо показать, что ВСЕ алгоритмы, которые используют меньше места, не работают на некоторых входах. По этой причине L = NL сложно (а P = NP сложно).
Деррик Стоули

1
Мы не знаем, является ли он жестким в том смысле, что мы не знаем, что 2 - лучшее, что можно сделать, но это не значит, что мы не знаем . NSпaсе(е(N))DSпaсе((е(N))1,9)
Каве

1
Ну, мы не. Любое улучшение (даже для определенного , такого как ) будет большим прорывом. log nежурналN
Деррик Столи

1
@ Деррик Столи: Вы упускаете смысл моего комментария. Только знание положительного ответа будет означать, что , аргумент Каролины не дает никаких доказательств трудности знания отрицательного ответа, то есть знания кажется, не помогает с против . N S p a c e ( f ( n ) ) D S p a c e ( ( f ( n ) ) 1.9 ) L N LLNLNSпaсе(е(N))DSпaсе((е(N))1,9)LNL
Каве
Используя наш сайт, вы подтверждаете, что прочитали и поняли нашу Политику в отношении файлов cookie и Политику конфиденциальности.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.