Найменша булева схема для генерування мови


10

Розглянемо не порожню мову двійкових рядків довжиною n . Я можу описати L за булевою схемою C з n входами та одним виходом, таким, що C ( w ) є істинним iff w ∈ L : це добре відомо.LnLCnC(w)w∈L

Тим НЕ менше, я хочу представляти з булевої схемою C ' з п виходів і певною кількістю входів, скажуть м , таким чином, що безліч вихідних значень C ' для кожного з 2 м можливих входів в точності л .LC′n mC′2mL

З огляду на , як я можу знайти таку схему С ' мінімальних розмірів, і яка складність? Чи існує якась залежність між відомими межами щодо розмірів ланцюгів першого типу ( C ) та ланцюгів цього другого роду ( C ′ ), або складності їх пошуку?LC′CC′

(Зауважте, що існує якась подвійність у такому значенні: дано , я легко можу визначити, чи є вхідне слово w в L , оцінюючи ланцюг, але загалом NP важко знайти якесь слово в L , знайшовши присвоєння такому, що висновок є істинним. З огляду на C ' також NP-важко вирішити, чи є якесь вхідне слово w в L, тому що я повинен бачити, якщо призначення дає w як вихід, але легко знайти якесь слово в L , оцінюючи ланцюг на будь-якому довільному вході.)CwLLC′wLwL


2
Ця стаття не відповідає на ваше запитання, але вивчає тип схем, які ви шукаєте eccc.hpi-web.de/report/2012/079
— Marcos Villagra

з ваших коментарів нижче, здається, ви більше хочете розглянути сімейство схем, де не є кінцевим. здогадуйтесь, ваша функція також повинна бути сюжективною і взагалі не бути L
— біективною

1
Як дається ? По ланцюгу С ? LC
— usul

Відповіді:


11

Я зазначу просте підключення до недетермінованих схем і коротко прокоментую криптографічну твердість.

Для визначте складність зображення, позначену i m c ( S ) , як мінімальну кількість затворів у будь-якому (фанін-два, І / АБО / НЕ) булевій схемі С : { 0 , 1 } м → { 0 , 1 } п , образ якого S . Питання задає питання про складність обчислень i m c ( S ) , задавши таблицю правдивості SS⊆{0,1}nimc(S)C:{0,1}m→{0,1}nSimc(S)S(рядок довжиною ).2n

Також визначають недетермінірованного складність схеми з , який ми будемо позначати п з гр ( S ) , як найменше недетермінованої ланцюга C ( х , у ) : { 0 , 1 } п + т ' → { 0 , 1 } приймає точно S . Тобто, ми вимагаємо від C, що x ∈ S iff ∃ y : C ( xSнcc(S)С(х,у):{0,1}н+м'→{0,1}SСх∈S . Це стандартне поняття, яке використовується для визначення неоднорідного класу N P / p o l y : це клас усіх безлічі S = { S n } n > 0 , при S n ⊆ { 0 , 1 } n , такий, що n c c ( S n ) ≤ p o l y ( n ) .∃у:С(х,у)=1NП/pолуS={Sн}н>0Sн⊆{0,1}ннcc(Sн)≤pолу(н)

Я хотів зазначити, що . Обидва напрямки цієї нерівності легко перевірити. iмc(S)=нcc(S)±О(н)

Нехай позначає складність детермінованої схеми. Використовуючи Разборов-Рудич, документ, який згадує Дай Ле, показує (грубо кажучи тут), що за певних криптографічних припущень обчислювально важко відрізнити таблиці істинності S з d c c ( S ) малими, від таблиць істини справді випадковими S (при d c c ( S ) майже-максимальний). Випадкові S також мають n c c ( S ) майже максимальні, і ми, звичайно, маємогcc(S)Sгcc(S)Sгcc(S)Sнcc(S) . Тож ваші проблеми важкі при тих самих припущеннях.нcc(f)≤гcc(f)

Що важче обчислити, задавши таблицю істинності для , d c c ( S ) або n c c ( S ) ? Чи є зменшення в будь-якому випадку? Не знаю.Sгcc(S)нcc(S)


5

Ви повинні ознайомитись із цим документом Кабанця та Кая. Я цитую конспект статті:

Ми вивчаємо складність задачі мінімізації ланцюга: враховуючи таблицю істинності булевої функції та параметр s , вирішуємо, чи f може бути реалізована булевою схемою розміром не більше s . Ми стверджуємо, чому ця проблема навряд чи є в P (або навіть у P / p o l y ), даючи ряд дивних наслідків такого припущення. Ми також стверджуємо, що доведення цієї проблеми як N P- незавершене (якщо воно справді є істинним) означало б доведення сильних схем нижчих меж для класу E , що виявляється поза відомими в даний час методами.fсfсПП/pолуNПЕ

Хоча в ланцюзі ви згадали, обчислюється функція F : { 0 , 1 } m → L , ми можемо розглядати це як послідовність схем C ' 1 , C ' 2 , ... , C ' n , де C ' я обчислює я т ч вихідний біт F . Оскільки кожен C ′ я обчислює булеву функцію { 0 , 1 } mС'Ж:{0,1}м→LС1',С2',…,Сн'Сi'iтгодЖСi' , зводячи до мінімуму ланцюгів C ' я , здаєтьсяжорсткийвідповідно до вище результату.{0,1}м→{0,1}Сi'


Дякую! Тим НЕ менше, я не хочу , щоб реалізувати фіксовану функцію з моєї ланцюга С ' : Я ОК з реалізацією якої - або функції F до тих пір , як його зображення є L . Тому я не намагаюся вирішити їх проблему щодо реалізації певної функції f , тому не думаю, що цей результат твердості все-таки застосовуватиметься. fС'fLf
— a3nm

Щойно я оновив свою відповідь, щоб відповісти на ваш коментар.
— Dai Le

1
Я все ще не згоден. Кожен обчислює булеву функцію , як ви говорите, але є ще кілька можливих варіантів для кожної C ' я , навіть якщо припустити , що інші є фіксованими. Наприклад, якщо L дорівнює { 000 , 001 , 010 , 011 } , якщо C ′ 2 фіксовано, у мене все ще є кілька варіантів для C ′ 3 . Мене цікавить важкість пошуку мінімальної ланцюга, що дозволяє досягти певного послідовного вибору таких булевих функцій, тому я не бачу скорочення їхньої проблеми до моєї.Сi'Сi'L{000,001,010,011}C2′C3'
— a3nm

1
Я додав більше пояснень.
— Dai Le

1
@SashoNikolov Ви маєте рацію, що не повинен обчислювати згаданий я F. Він може обчислює будь F , чий діапазон L . Тож ми не знаємо, як скласти C, що обчислює f від C ′ . Я приберу цю оманливу конструкцію. C′FFLCfC′
— Дай Ле
Використовуючи наш веб-сайт, ви визнаєте, що прочитали та зрозуміли наші Політику щодо файлів cookie та Політику конфіденційності.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.