Local search is a powerful heuristic in optimization and computer science, the complexity of which has been studied in the white box and black box models. In the black box model, we are given a graph $G = (V,E)$ and oracle access to a function $f : V \to \mathbb{R}$. The local search problem is to find a vertex $v$ that is a local minimum, i.e. with $f(v) \leq f(u)$ for all $(u,v) \in E$, using as few queries to the oracle as possible. We show that if a graph $G$ admits a lazy, irreducible, and reversible Markov chain with stationary distribution $\pi$, then the randomized query complexity of local search on $G$ is $\Omega\left( \frac{\sqrt{n}}{t_{mix} \cdot \exp(3\sigma)}\right)$, where $t_{mix}$ is the mixing time of the chain and $\sigma = \max_{u,v \in V(G)} \frac{\pi(v)}{\pi(u)}.$ This theorem formally establishes a connection between the query complexity of local search and the mixing time of the fastest mixing Markov chain for the given graph. We also get several corollaries that lower bound the complexity as a function of the spectral gap, one of which slightly improves a result from prior work.


翻译:局部搜索是优化与计算机科学中的一种强大启发式算法,其复杂度已在白箱和黑箱模型中得到研究。在黑箱模型中,我们给定图 $G = (V,E)$ 以及函数 $f : V \to \mathbb{R}$ 的预言机访问权限。局部搜索问题旨在通过尽可能少的预言机查询,找到一个局部最小值顶点 $v$,即对所有 $(u,v) \in E$ 满足 $f(v) \leq f(u)$。我们证明:若图 $G$ 存在一个惰性、不可约且可逆的马尔可夫链,且其平稳分布为 $\pi$,则在 $G$ 上进行局部搜索的随机查询复杂度为 $\Omega\left( \frac{\sqrt{n}}{t_{mix} \cdot \exp(3\sigma)}\right)$,其中 $t_{mix}$ 是该链的混合时间,$\sigma = \max_{u,v \in V(G)} \frac{\pi(v)}{\pi(u)}$。该定理正式建立了局部搜索的查询复杂度与给定图的最快混合马尔可夫链混合时间之间的联系。我们还得到了若干推论,以谱间隙的函数形式给出了复杂度的下界,其中一项略微改进了先前工作的结果。

0
下载
关闭预览

相关内容

【ACL2020】多模态信息抽取,365页ppt
专知会员服务
151+阅读 · 2020年7月6日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2024年4月18日
Arxiv
11+阅读 · 2023年8月28日
Arxiv
23+阅读 · 2022年2月24日
Arxiv
12+阅读 · 2021年7月26日
Arxiv
31+阅读 · 2021年6月30日
Adaptive Synthetic Characters for Military Training
Arxiv
50+阅读 · 2021年1月6日
Arxiv
38+阅读 · 2020年12月2日
Domain Representation for Knowledge Graph Embedding
Arxiv
14+阅读 · 2019年9月11日
VIP会员
最新内容
乌克兰战场背后的新武器
专知会员服务
5+阅读 · 6月12日
基于博弈论的陆军人机协同(长文报告)
专知会员服务
10+阅读 · 6月12日
美国陆军航空兵:以愿景引领转型
专知会员服务
6+阅读 · 6月12日
《多域战场上反制小型无人机系统》150页
专知会员服务
17+阅读 · 6月11日
战场人工智能:增强陆地作战能力的发现与要求
相关VIP内容
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
相关论文
Arxiv
0+阅读 · 2024年4月18日
Arxiv
11+阅读 · 2023年8月28日
Arxiv
23+阅读 · 2022年2月24日
Arxiv
12+阅读 · 2021年7月26日
Arxiv
31+阅读 · 2021年6月30日
Adaptive Synthetic Characters for Military Training
Arxiv
50+阅读 · 2021年1月6日
Arxiv
38+阅读 · 2020年12月2日
Domain Representation for Knowledge Graph Embedding
Arxiv
14+阅读 · 2019年9月11日
相关基金
国家自然科学基金
1+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员