The goal of the trace reconstruction problem is to recover a string $x\in\{0,1\}^n$ given many independent {\em traces} of $x$, where a trace is a subsequence obtained from deleting bits of $x$ independently with some given probability $p\in [0,1).$ A recent result of Chase (STOC 2021) shows how $x$ can be determined (in exponential time) from $\exp(\widetilde{O}(n^{1/5}))$ traces. This is the state-of-the-art result on the sample complexity of trace reconstruction. In this paper we consider two kinds of algorithms for the trace reconstruction problem. Our first, and technically more involved, result shows that any $k$-mer-based algorithm for trace reconstruction must use $\exp(\Omega(n^{1/5}))$ traces, under the assumption that the estimator requires $poly(2^k, 1/\varepsilon)$ traces, thus establishing the optimality of this number of traces. The analysis of this result also shows that the analysis technique used by Chase (STOC 2021) is essentially tight, and hence new techniques are needed in order to improve the worst-case upper bound. Our second, simple, result considers the performance of the Maximum Likelihood Estimator (MLE), which specifically picks the source string that has the maximum likelihood to generate the samples (traces). We show that the MLE algorithm uses a nearly optimal number of traces, \ie, up to a factor of $n$ in the number of samples needed for an optimal algorithm, and show that this factor of $n$ loss may be necessary under general ``model estimation'' settings.


翻译:迹重建问题的目标是:给定一个字符串 $x\in\{0,1\}^n$ 的多个独立“迹”(其中,迹是通过以固定概率 $p\in [0,1)$ 独立删除 $x$ 的比特位而获得的子序列),恢复出 $x$。Chase (STOC 2021) 的最新结果表明,可以从 $\exp(\widetilde{O}(n^{1/5}))$ 个迹中(在指数时间内)确定 $x$。这是迹重建问题样本复杂度方面的当前最优结果。本文考虑了两种用于迹重建问题的算法。首先,技术性更强的结果表明:任何基于k-mer的迹重建算法,在假设估计器需要 $poly(2^k, 1/\varepsilon)$ 个迹的条件下,必须使用 $\exp(\Omega(n^{1/5}))$ 个迹,从而确立了该迹数量的最优性。该结果的分析还表明,Chase (STOC 2021) 使用的分析技术本质上是紧的,因此需要新的技术来改进最坏情况的上界。其次,一个简单的结果考虑了最大似然估计器(MLE)的性能,该估计器专门选择具有最大似然生成样本(迹)的源字符串。我们证明:MLE算法使用的迹数量几乎是渐进最优的,即与最优算法所需的样本数量相比仅差一个 $n$ 因子,并且表明在一般的“模型估计”设置下,这个 $n$ 因子的损失可能是不可避免的。

0
下载
关闭预览

相关内容

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
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
Single-Shot Object Detection with Enriched Semantics
统计学习与视觉计算组
14+阅读 · 2018年8月29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
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
0+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
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
Arxiv
0+阅读 · 2023年10月15日
Arxiv
0+阅读 · 2023年10月13日
VIP会员
最新内容
《多域战场上反制小型无人机系统》150页
专知会员服务
14+阅读 · 今天7:47
战场人工智能:增强陆地作战能力的发现与要求
专知会员服务
3+阅读 · 今天7:37
以人工智能为中心的指挥控制
专知会员服务
3+阅读 · 今天7:14
《基于深度强化学习的反无人机技术研究》178页
专知会员服务
13+阅读 · 6月10日
“史诗怒火”行动与“AI中心战”模式的浮现
专知会员服务
14+阅读 · 6月10日
【CVPR2026教程】扩散模型的解析理解
专知会员服务
5+阅读 · 6月10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
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
Single-Shot Object Detection with Enriched Semantics
统计学习与视觉计算组
14+阅读 · 2018年8月29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
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
0+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
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
Top
微信扫码咨询专知VIP会员