For a complexity class $C$ and language $L$, a constructive separation of $L \notin C$ gives an efficient algorithm (also called a refuter) to find counterexamples (bad inputs) for every $C$-algorithm attempting to decide $L$. We study the questions: Which lower bounds can be made constructive? What are the consequences of constructive separations? We build a case that "constructiveness" serves as a dividing line between many weak lower bounds we know how to prove, and strong lower bounds against $P$, $ZPP$, and $BPP$. Put another way, constructiveness is the opposite of a complexity barrier: it is a property we want lower bounds to have. Our results fall into three broad categories. 1. Our first set of results shows that, for many well-known lower bounds against streaming algorithms, one-tape Turing machines, and query complexity, as well as lower bounds for the Minimum Circuit Size Problem, making these lower bounds constructive would imply breakthrough separations ranging from $EXP \neq BPP$ to even $P \neq NP$. 2. Our second set of results shows that for most major open problems in lower bounds against $P$, $ZPP$, and $BPP$, including $P \neq NP$, $P \neq PSPACE$, $P \neq PP$, $ZPP \neq EXP$, and $BPP \neq NEXP$, any proof of the separation would further imply a constructive separation. Our results generalize earlier results for $P \neq NP$ [Gutfreund, Shaltiel, and Ta-Shma, CCC 2005] and $BPP \neq NEXP$ [Dolev, Fandina and Gutfreund, CIAC 2013]. 3. Our third set of results shows that certain complexity separations cannot be made constructive. We observe that for all super-polynomially growing functions $t$, there are no constructive separations for detecting high $t$-time Kolmogorov complexity (a task which is known to be not in $P$) from any complexity class, unconditionally.


翻译:对于复杂度类$C$和语言$L$,$L \notin C$的构建性分离给出了一个高效算法(亦称反证器),该算法能为每个试图判定$L$的$C$-算法找出反例(不良输入)。我们研究了以下问题:哪些下界可以具有构建性?构建性分离能带来什么后果?我们论证了“构建性”可作为区分我们已知如何证明的许多弱下界与针对$P$、$ZPP$和$BPP$的强下界的分界线。换言之,构建性是复杂度障碍的对立面:它是我们希望下界具备的性质。我们的结果分为三大类:1. 第一类结果表明,对于流算法、单带图灵机和查询复杂度的众多著名下界,以及最小电路规模问题的下界,若使这些下界具有构建性,则将推导出从$EXP \neq BPP$到$P \neq NP$等突破性分离。2. 第二类结果表明,对于针对$P$、$ZPP$和$BPP$的大多数主要开放难题(包括$P \neq NP$、$P \neq PSPACE$、$P \neq PP$、$ZPP \neq EXP$和$BPP \neq NEXP$),任何分离的证明都将进一步蕴含构建性分离。我们的结果推广了关于$P \neq NP$ [Gutfreund, Shaltiel, and Ta-Shma, CCC 2005] 和$BPP \neq NEXP$ [Dolev, Fandina and Gutfreund, CIAC 2013] 的早期结论。3. 第三类结果表明,某些复杂度分离无法具有构建性。我们观察到,对于所有超多项式增长的函数$t$,从任何复杂度类中检测高$t$-时间柯尔莫哥洛夫复杂度(一项已知不属于$P$的任务)不存在构建性分离,该结论无条件成立。

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
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12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
1+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
18+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
0+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
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 · 2023年12月22日
Arxiv
0+阅读 · 2023年12月22日
Arxiv
0+阅读 · 2023年12月21日
Arxiv
0+阅读 · 2023年12月21日
Arxiv
0+阅读 · 2023年12月19日
VIP会员
最新内容
马赛克战:俄乌战场透析
专知会员服务
6+阅读 · 今天4:12
《利用人工智能增强军事决策》
专知会员服务
0+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
2+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
0+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
0+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
0+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
5+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
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12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
相关论文
Arxiv
0+阅读 · 2023年12月22日
Arxiv
0+阅读 · 2023年12月22日
Arxiv
0+阅读 · 2023年12月21日
Arxiv
0+阅读 · 2023年12月21日
Arxiv
0+阅读 · 2023年12月19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
18+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
0+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
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