Naturalny kandydat przeciwko hipotezie izomorfizmu?

18

Słynny Izomorfizm Conjecture od Bermana i Hartmanis mówi, że wszystkie językach -Complete są wielomian czas izomorficzne (p-izomorficzny) do siebie. Kluczem znaczenie przypuszczeniem jest, że implikuje P N P . Została opublikowana w 1977 roku, a kawałek dowody potwierdzające, że wszystkie N P pełnoporcjowych problemy znane w tym czasie były rzeczywiście p izomorficzne. W rzeczywistości wszystkie można było wyściełać , co jest przyjemną, naturalną właściwością i implikuje p-izomorfizm w nietrywialny sposób.NPPNPNP

Od tamtej pory zaufanie do przypuszczeń pogorszeniu, ponieważ kandydującego językach -Complete zostały odkryte, które nie mogą być p-izomorficzna S A T , choć problem jest nadal otwarty. O ile mi wiadomo, żaden z tych kandydatów nie stanowi naturalnych problemów; budowane są poprzez przekątną w celu obalenia hipotezy izomorficznej.NP.SAT

Czy to wciąż prawda, po prawie czterech dekad, że wszystkie znane naturalne pełnoporcjowych problemy są p-izomorficzna S A T ? Czy może jest jakiś domniemany naturalny kandydat przeciwny?NPSAT

Andras Farago
źródło
2
Powstrzymam się od oddawania głosu, ale osobiście jestem przeciw wszelkim pytaniom, które wymagają istnienia czegoś „naturalnego”, nie określając, co jest naturalne. Nie twierdzę, że jestem przeciwny wszelkim „rozmytym” pojęciom, ale uważam, że naturalne jest zbyt szerokie i należy bardziej sprecyzować pewne bardziej konkretne pożądane / niepożądane właściwości.
Sasho Nikolov
2
+1 fajne pytanie. @SashoNikolov, przed wynalezieniem maszyn Turinga, formalnej definicji algorytmów, intuicyjne pojęcie było znane i stosowane od tysięcy lat. Brak formalnej definicji problemu naturalnego nie powinien nas zniechęcać do nieformalnego korzystania z niego. Naturalny problem to koncepcja, którą znasz, kiedy go widzisz.
Mohammad Al-Turkistany
4
Zgadzam się z Mohammadem, że zazwyczaj widzisz naturalny problem, kiedy go widzisz. Jednak „naturalny” zależy również od kontekstu, aw niektórych kontekstach istnieje jaśniejsze pojęcie - a może po prostu bardziej uzgodniony i duży zestaw wyraźnie naturalnych przykładów - niż w innych. Myślę, że ten konkretny problem (NP-zupełny) należy do poprzedniej klasy. Na przykład zastosowanie jednokierunkowej funkcji do SAT, aby uzyskać kolejny problem NP-zupełny (podstawowa idea niektórych kandydatów naruszających Bermana-Hartmanisa) wyraźnie skutkuje „nienaturalnym” problemem.
Joshua Grochow
4
Problem z „naturalnym” w praktyce tutaj na cstheory.SE polega na tym, że pytanie zwykle powoduje burzę „nie jest prawdziwym szkotem”, gdzie każda odpowiedź, której OP nie lubi, jest uważana za „nienaturalną” dla zestawu ewoluującego / zmieniającego się z powodów.
Suresh Venkat
6
@Sasho, ja osobiście czytam „naturalny” bez dalszego wyjaśnienia jako znaczenia: nie jest to sztucznie wymyślony problem, aby odpowiedzieć na pytanie (lub podobne), ludzie są zainteresowani problemem niezależnie.
Kaveh

Odpowiedzi:

17

Myślę, że odpowiedź brzmi tak, nawet dzisiaj nie ma znanego naturalnego problemu, który mógłby kandydować na naruszenie hipotezy izomorfizmu.

Głównym powodem jest to, że typowo naturalne problemy z całkowitą NP są bardzo łatwo postrzegalne jako możliwe do uzupełnienia, co, jak wykazali Berman i Hartmanis, są izomorficzne dla SAT. W przypadku naturalnych problemów związanych z grafem zazwyczaj wiąże się to z dodaniem dodatkowych wierzchołków, które są np. Odłączone od wykresu lub połączone w bardzo szczególny (ale zwykle oczywisty) sposób. W przypadku decyzyjnej wersji problemów optymalizacyjnych zazwyczaj wymaga to dodania nowych zmiennych pozornych bez żadnych ograniczeń. I tak dalej.

Joshua Grochow
źródło
1
Tak, w większości problemów z grafiką wypełnienie jest łatwe. Ale to nie zawsze może się przydać. Przykład: czy to prawda, że ​​wykres nie zawiera trójkątów i ma ścieżkę hamiltonowską? Tutaj, aby zachować właściwość, nowy wierzchołek wypełnienia musi połączyć się z jakimś starym (aby umożliwić ścieżkę hamiltonowską), musi połączyć się z niezależnym zestawem (aby uniknąć tworzenia trójkąta), a ten niezależny zestaw musi być taki, aby zawierał punkt końcowy co najmniej jednej ścieżki hamiltonowskiej (aby umożliwić rozszerzenie na nowy wierzchołek). Nie wydaje mi się, jak to osiągnąć. Oczywiście, można znaleźć inny sposób na pad, nie jestem pewien.
Andras Farago
4
W przypadku Hamiltonian Path zobacz oryginalny artykuł Bermana-Hartmanisa (Thm 7 (5) w wersji STOC, Thm 8 (5) w wersji czasopisma: dx.doi.org/10.1137/0206023 ). Ich konstrukcja nie wprowadza żadnych nowych ukierunkowanych 3-cykli. Jeśli chcesz uniknąć nawet niekierowanych trójkątów, możesz podzielić niektóre krawędzie ich konstrukcji za pomocą nowych wierzchołków. Interesujący może być również ich dalszy artykuł, w którym pokazują kwadratowe równania diofantyczne są p-iso dla SAT: dx.doi.org/10.1016/0022-0000(78)90027-2
Joshua Grochow
1
@JoshuaGrochow Czy istnieje kandydat nienaturalny przykład przeciwko hipotezie BH?
T ....
2
@Turbo: Tak, zestawy k-creative („zaszyfrowane komplety”) Josepha i Younga 1985: dx.doi.org/10.1016/0304-3975(85)90140-9
Joshua Grochow