We prove lower bounds for the Minimum Circuit Size Problem (MCSP) in the Sum-of-Squares (SoS) proof system. Our main result is that for every Boolean function $f: \{0,1\}^n \rightarrow \{0,1\}$, SoS requires degree $\Omega(s^{1-\epsilon})$ to prove that $f$ does not have circuits of size $s$ (for any $s > \mathrm{poly}(n)$). As a corollary we obtain that there are no low degree SoS proofs of the statement NP $\not \subseteq $ P/poly. We also show that for any $0 < \alpha < 1$ there are Boolean functions with circuit complexity larger than $2^{n^{\alpha}}$ but SoS requires size $2^{2^{\Omega(n^{\alpha})}}$ to prove this. In addition we prove analogous results on the minimum \emph{monotone} circuit size for monotone Boolean slice functions. Our approach is quite general. Namely, we show that if a proof system $Q$ has strong enough constraint satisfaction problem lower bounds that only depend on good expansion of the constraint-variable incidence graph and, furthermore, $Q$ is expressive enough that variables can be substituted by local Boolean functions, then the MCSP problem is hard for $Q$.


翻译:我们证明了在平方和(SoS)证明系统中,最小电路规模问题(MCSP)的下界。主要结论:对任意布尔函数 $f: \{0,1\}^n \rightarrow \{0,1\}$,若 $s > \mathrm{poly}(n)$,则 SoS 需要度数 $\Omega(s^{1-\epsilon})$ 才能证明 $f$ 无法由规模为 $s$ 的电路实现。由此推出 NP $\not \subseteq $ P/poly 不存在低度数 SoS 证明。进一步,对任意 $0 < \alpha < 1$,存在电路复杂度超过 $2^{n^{\alpha}}$ 的布尔函数,但 SoS 需规模 $2^{2^{\Omega(n^{\alpha})}}$ 才能证明该下界。此外,我们针对单调布尔切片函数的最小单调电路规模问题建立了类似结论。本研究方法具有普适性:若证明系统 $Q$ 具备足够强的约束满足问题下界(且该下界仅依赖于约束-变量关联图的良好扩展性),同时 $Q$ 能通过局部布尔函数替换变量,则 MCSP 问题对 $Q$ 而言是困难的。

0
下载
关闭预览

相关内容

Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26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
RL解决'BipedalWalkerHardcore-v2' (SOTA)
CreateAMind
31+阅读 · 2019年7月17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
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
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
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26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
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+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
2+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
11+阅读 · 2018年4月8日
VIP会员
最新内容
马赛克战:俄乌战场透析
专知会员服务
12+阅读 · 今天4:12
《利用人工智能增强军事决策》
专知会员服务
3+阅读 · 今天4:09
《自动机器学习在军事数据耕耘法中的应用》
专知会员服务
5+阅读 · 今天4:02
为何指挥所生存能力要求范式转变
专知会员服务
3+阅读 · 今天3:54
打造“新蛛网”模式与高科技动员
专知会员服务
3+阅读 · 今天3:33
“蛛网”行动一周年:远程无人机战争
专知会员服务
3+阅读 · 今天3:23
【剑桥博士论文】智能体-环境协同优化
专知会员服务
6+阅读 · 6月9日
为初级军官战术训练设计生成式人工智能平台
专知会员服务
8+阅读 · 6月9日
《美军条令:作战伤员后送保障》
专知会员服务
6+阅读 · 6月9日
相关资讯
RL解决'BipedalWalkerHardcore-v2' (SOTA)
CreateAMind
31+阅读 · 2019年7月17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
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
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
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
相关基金
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
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+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
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员