Beigel-Tarui transformacja układów ACC

14

Czytam dodatek na temat dolnych granic ACC dla NEXP w książce Arora i Barak's Computational Complexity . http://www.cs.princeton.edu/theory/uploads/Compbook/accupt.pdf Jednym z kluczowych lematów jest transformacja z obwodów w wielomianowe wielomianowe nad liczbami całkowitymi o stopniu polilogarytmicznym i quasipolynomialnym współczynnikami lub równoważnie , klasa obwodów S Y M + , która jest klasą głębokości dwóch obwodów z quasipolomomicznie wieloma bramkami AND na swoim dolnym poziomie z polilogarytmicznym wachlowaniem i symetryczną bramką na najwyższym poziomie.ACC0SYM+

W dodatku do podręcznika ta transformacja składa się z trzech etapów, przy założeniu, że zestaw bramek składa się z OR, mod , mod 3 i stałej 1 . Pierwszym krokiem jest zmniejszenie wachlarza bramek OR do porządku polilogarytmicznego.231

Używanie Bitny-Vazirani Isolation lematu Autorzy otrzymują podanej OR bramy przez wejść postaci O R ( x 1 , . . . , X 2 k ) ,, jeżeli odbiór h być parami niezależne hash , od [ 2 k ] do { 0 , 1 } , a następnie dla każdego niezerowego x { 0 , 1 } 2 k , z prawdopodobieństwem co najmniej 1 / (2kOR(x1,...,x2k)h[2k]{0,1}x{0,1}2k będzie utrzymywał, że Σ i : h ( i ) = 1 x i mod  2 .1/(10k)Σi:h(i)=1ximod 2

Nie jest prawdopodobieństwo co najmniej 1 / 2 ? Wydaje się, że 1 / 10 k jest słaby dolny.Σi:h(i)=1ximod 21/21/10k

Drugim krokiem jest przejście do bram arytmetycznych i spychanie mnożników w dół. W tym kroku przekształcimy obwody boolowskie z danym ciągiem wejściowym binarnym na obwód arytmetyczny z wejściem całkowitym.

Tutaj zauważyć, że otrzymuje się 1 - x 1 x 2x K i M O D P ( x 1 , . . . , X k ) jest zastąpiony przez ( Σ i = 1 , . . . , K x I ) p -OR(x1,...,xk)1x1x2xkMODp(x1,...,xk) za pomocą Małego Twierdzenia Fermata.(Σi=1,...,kxi)p1

Dlaczego ta wymiana daje równoważny obwód ?SYM+

echuly
źródło
3
Nie rozumiem wyrażenia, które następuje „z prawdopodobieństwem co najmniej 1 / (10k) utrzyma, że…” Czy brakuje Ci znaku równości? Czy możesz również podać numer strony, na której widnieje ten dowód?
Robin Kothari,

Odpowiedzi:

10

Czy prawdopodobieństwo wynosi co najmniej 1/2? Wydaje się, że 1 / ( 10 k ) jest słabą dolną granicą.Σi:h(i)=1ximod 2=11/(10k)

W rzeczywistości odpowiedź brzmi „nie”. (Byłoby to posiada z prawdopodobieństwem co najmniej 1 / 2 - ε , jeśli pracowały z ε -biased rodziny mieszania, a nawet za pomocą ε -biased mieszania funkcje dają sposób na poprawę parametrów konstrukcji. Ale niezależność parami niekoniecznie musi być niezależna ε ).Σi:h(i)=1ximod 2=11/2εεεε

Wygląda na to, że brakuje im tutaj dodatkowego kroku. Aby zastosować Valiant-Vazirani bezpośrednio, musisz również losowo wybrać zakres funkcji skrótu. Zamiast wybierać losowe niezależne od par h : [ 2 k ] { 0 , 1 } , wydaje się, że należy wybrać losowe { 2 , , k + 1 }, a następnie wybrać losowe h niezależne od par h : [ 2 k ] { 0 , 1 } h:[2k]{0,1}{2,,k+1}h:[2k]{0,1} . (Tutaj celowo używam oświadczenia Valiant-Vazirani Arory-Baraka, znalezionego na stronie 354.) Niech jest liczbą x i = 1 . Valiant-Vazirani mówi, że jeśli wybrałeś tak, że 2 - 2s 2 - 1 , to prawdopodobieństwo, że Σ i : h ( i ) = 1 x i = 1sxi=122s21Σi:h(i)=1xi=1 (powyżej liczb całkowitych!) Wynosi co najmniej .1/8

Więc wybierając losowe i losowe niezależne parami h : [ 2 k ] { 0 , 1 } , wtedy masz prawdopodobieństwo co najmniej 1 / ( 8 k ), że Σ i : h ( i ) = 1 x i mod  2 = 1 . Aby zasymulować losowy wybór (w końcu ich liczba jest logarytmiczna w 2 k ), więc prawdopodobieństwo sukcesu staje się co najmniejh:[2k]{0,1}1/(8k)Σi:h(i)=1ximod 2=1 w obwodzie, możesz po prostu wziąć nad wszystkie możliwe OR2k ponownie. Więc zamiastfunkcji skrótu O ( k log s ) z zakresem { 0 , 1 } , będziesz chciał O ( k ) różnych zestawów funkcji skrótu (każdy zestaw ma inny zakres), z1/8O(klogs){0,1}O(k)funkcjami skrótu O ( log s ) w każdym zestawie.O(logs)

Dlaczego ta wymiana daje równoważny obwód SYM +?

Kh:{0,1}n{0,,K}Kg:{0,,K}{0,1}g(h(x1,,xn))fgh

Ryan Williams
źródło