Czy ?

37

Wiemy, że pierwszy poziom hierarchii wielomianowej (tj. NP i co-NP) znajduje się w PP i że . Wiemy również z twierdzenia Tody, że .PPPSPACEPHPPP

Czy wiemy, czy ? Jeśli nie, to dlaczego z wyrocznią jest silniejszy niż ? Czy to możliwe, że i PP \ nsubseteq PH ?PHPPPPPPPPHPPPPPH

To pytanie jest bardzo proste, ale nie znalazłem żadnych zasobów.

Zadałem to powiązane, ale znacznie mniej szczegółowe pytanie na temat przepełnienia matematyki, zanim dowiedziałem się więcej na ten temat.

Oto nieco powiązane (ale inne) pytanie: czy coNP#P=NP#P=P#P ?

Aktualizacja: Spójrz na pytanie Noama Nisana tutaj: Więcej na temat PH w PP?

Huck Bennett
źródło

Odpowiedzi:

37

Huck, jak zauważyli Lance i Robin, mamy wyrocznie, w stosunku do których PH nie jest w PP. Ale to nie odpowiada na twoje pytanie, jaka była sytuacja w „prawdziwym” (nierelatywizowanym) świecie!

Krótka odpowiedź jest taka, że ​​(podobnie jak w przypadku wielu innych teorii złożoności) nie wiemy.

Ale dłuższą odpowiedzią jest to, że istnieją bardzo dobre powody, aby przypuszczać, że rzeczywiście PH ⊆ PP.

Po pierwsze, Twierdzenie Tody implikuje PH ⊆ BP.PP, gdzie BP.PP jest klasą złożoności, która „jest na PP tak jak BPP na P” (innymi słowy, PP, gdzie można użyć randomizacji, aby zdecydować, które obliczenia WIĘKSZOŚCI chcesz wykonać). Po drugie, zgodnie z prawdopodobnymi hipotezami derandomizacji (podobnymi do tych, o których wiadomo, że oznaczają P = BPP, autorstwa Nisana-Wigdersona, Impagliazzo-Wigdersona itp.), Mielibyśmy PP = BP.PP.

Dodatek, aby odpowiedzieć na inne pytania:

(1) Powiedziałbym, że nie mamy ani jednej przekonującej intuicji w kwestii, czy PP = P PP . Wiemy z wyników Beigela-Reingolda-Spielmana i Fortnow-Reingolda, że ​​PP jest zamknięty z powodu nieadaptacyjnych (tabel prawdy) redukcji. Innymi słowy, maszyna P, która może wykonywać równoległe zapytania do wyroczni PP, nie jest bardziej wydajna niż sama PP. Ale fakt, że wyniki te całkowicie się psują w przypadku adaptacyjnych (nierównoległych) zapytań do wyroczni PP sugeruje, że być może te ostatnie są naprawdę potężniejsze.

(2) Podobnie, NP PP i coNP PP mogą być jeszcze silniejsze niż PP PP . PP PP może być jeszcze mocniejszy i tak dalej. Sekwencja P, PP, P PP , PP PP , P PP ^ PP itd. Nazywa się hierarchią zliczania i podobnie jak ludzie przypuszczają, że PH jest nieskończony, tak też można przypuszczać (choć może z mniejszą pewnością!), Że CH jest nieskończony. Jest to ściśle związane z przekonaniem, że w obwodach progowych o stałej głębokości (tj. Sieci neuronowe) dodanie większej liczby bramek progowych daje większą moc obliczeniową.

Scott Aaronson
źródło
7
Scott, jestem nieco zdezorientowany stwierdzeniem, że PP „prawdopodobnie” zawiera PH. Pierwsze oddzielenie PH od PP za pomocą wyroczni ma u swego kombinatorycznego rdzenia oryginalne rozdzielenie Minskiego i Paperta, że ​​AND-of-OR nie może być symulowany przez bramkę progową stopnia polilogu. Myślę, że niejednolita wersja Tody symuluje AC0 poprzez rozkład prawdopodobieństwa nad bramkami progowymi stopnia polilogu, który otrzymuje poprawną odpowiedź. Zatem na poziomie nierównomiernym brama „BP” dodaje znaczącą moc, w przeciwieństwie do nierównomiernego P w porównaniu z BPP lub NP w porównaniu z AM. Na przykład PH jest w PP z losową wyrocznią?
Noam
Noam, czy PP z losową wyrocznią nie zawiera BP.PP? (Nie rozumiem, dlaczego nie powinien). Jeśli tak, to na pewno PH jest w PP z losową wyrocznią. Ale pozwól, że zadam jeszcze jedno pytanie: czy istnieje jakaś klasa złożoności C, dla której mamy uzasadnione powody, by sądzić, że C nie równa się BP.C?
Scott Aaronson
Potrzebujesz wzmocnienia, aby pokazać, że PP = BP.PP z losową wyrocznią - nie wiem, jak to zrobić. Nawet nierównomiernie nie widzę, że PH jest w PP / poli. Czy nie wydaje się, że AND-of-OR nie w progu stopnia polilogu sugeruje, że nawet nierównomiernie PH nie jest w PP?
Noam
Oto artykuł, który pokazuje BP.PP = PP pod prawdopodobną hipotezą: www.cs.uwyo.edu/~jhitchco/papers/hhdcc.ps
Scott Aaronson
8
Brakowało mi tego, że Fortnow i Reingold pokazali, że PP jest zamknięty na podstawie prawdziwych redukcji, zamknięcia potrzebnego do derandomizacji przy użyciu PRG (lub nierównomiernie lub z losową wyrocznią). Wciąż jednak jestem tym zaskoczony i sformułowałem pytanie: cstheory.stackexchange.com/questions/3331/more-on-ph-in-pp
Noam
23

Richard Beigel ma wyrocznię, w stosunku do której nie jest zawarty w PP.PNP

Lance Fortnow
źródło
20

Vereshchagin [Ver] wykazał, że istnieje wyrocznia, w stosunku do której AM nie jest zawarty w PP. (Ten wynik wydaje się nieporównywalny z wynikiem vs PP.)PNP

[Ver] NK Vereshchagin. O mocy PP , Proceedings of IEEE Complexity'92, s. 138-143, 1992.

Robin Kothari
źródło
13

Coś, o czym do tej pory nie wspomniano (o ile mi wiadomo) i co dotyczy nierelatywizowanego świata:

PHPP if QMA=PP.

Zostało to zaobserwowane przez Vyalyi w tym artykule i wynika z umocnienia dwóch twierdzeń:

  1. Twierdzenie Tody - Vyalyi pokazuje, że jedno zapytanie do wyroczni wystarcza, aby „ maszyna ” symulowała .PPPH
  2. Włączenie udowodnione przez Kitaev i Watrous. Vyalyi udowadnia, że znajduje się również w , klasie zawartej w .QMAPPQMAA0PPPP
Alessandro Cosentino
źródło