We study the complexity of fundamental distributed graph problems in the recently popular setting where information about the input graph is available to the nodes before the start of the computation. We focus on the most common such setting, known as the Supported LOCAL model, where the input graph (on which the studied graph problem has to be solved) is guaranteed to be a subgraph of the underlying communication network. Building on a successful lower bound technique for the LOCAL model called round elimination, we develop a framework for proving complexity lower bounds in the stronger Supported LOCAL model. Our framework reduces the task of proving a (deterministic or randomized) lower bound for a given problem $\Pi$ to the graph-theoretic task of proving non-existence of a solution to another problem $\Pi'$ (on a suitable graph) that can be derived from $\Pi$ in a mechanical manner. We use the developed framework to obtain substantial (and, in the majority of cases, asymptotically tight) Supported LOCAL lower bounds for a variety of fundamental graph problems, including maximal matching, maximal independent set, ruling sets, arbdefective colorings, and generalizations thereof. In a nutshell, for essentially any major lower bound proved in the LOCAL model in recent years, we prove a similar lower bound in the Supported LOCAL model. Our framework also gives rise to a new deterministic version of round elimination in the LOCAL model: while, previous to our work, the general round elimination technique required the use of randomness (even for obtaining deterministic lower bounds), our framework allows to obtain deterministic (and therefore via known lifting techniques also randomized) lower bounds in a purely deterministic manner. Previously, such a purely deterministic application of round elimination was only known for the specific problem of sinkless orientation [SOSA'23].


翻译:我们研究了近期流行的设定下基本分布式图问题的复杂度,即计算开始前节点已获取输入图信息。重点关注最常见的"支持LOCAL模型"(Supported LOCAL model)设定——待求解图问题的输入图必须是底层通信网络的子图。基于名为"轮消除"(round elimination)的LOCAL模型成功下界技术,我们构建了在更强的支持LOCAL模型中证明复杂度下界的框架。该框架将证明给定问题Π的(确定性或随机化)下界简化为图论任务:证明在另一问题Π'(定义于适当图上)的解不存在性,而Π'可通过机械方式从Π导出。利用所开发的框架,我们为多种基本图问题获得了重要(且大多数情况下渐近紧的)支持LOCAL下界,包括最大匹配、最大独立集、统治集、任意缺陷着色及其推广。简而言之,对于近年LOCAL模型中证明的几乎所有主要下界,我们在支持LOCAL模型中建立了类似下界。我们的框架还催生了LOCAL模型中轮消除技术的新确定性版本:此前通用轮消除技术需要随机性(即使证明确定性下界),而我们的框架能以纯确定性方式证明确定性(进而通过已知提升技术获得随机化)下界。此前,这类纯确定性轮消除应用仅已知于无源定向问题[SOSA'23]。

0
下载
关闭预览

相关内容

ACM/IEEE第23届模型驱动工程语言和系统国际会议,是模型驱动软件和系统工程的首要会议系列,由ACM-SIGSOFT和IEEE-TCSE支持组织。自1998年以来,模型涵盖了建模的各个方面,从语言和方法到工具和应用程序。模特的参加者来自不同的背景,包括研究人员、学者、工程师和工业专业人士。MODELS 2019是一个论坛,参与者可以围绕建模和模型驱动的软件和系统交流前沿研究成果和创新实践经验。今年的版本将为建模社区提供进一步推进建模基础的机会,并在网络物理系统、嵌入式系统、社会技术系统、云计算、大数据、机器学习、安全、开源等新兴领域提出建模的创新应用以及可持续性。 官网链接:http://www.modelsconference.org/
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
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
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
1+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
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
2+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2024年6月10日
Arxiv
10+阅读 · 2022年3月18日
VIP会员
最新内容
全面的反无人机系统培训计划
专知会员服务
0+阅读 · 今天10:28
探秘Palantir:驱动美情报的科技巨头
专知会员服务
2+阅读 · 今天3:14
《美国海军军事海运司令部 2026年手册》
专知会员服务
3+阅读 · 今天3:05
《人工智能使能系统可靠性框架》
专知会员服务
6+阅读 · 今天2:28
2026“人工智能+”行业发展蓝皮书(附下载)
专知会员服务
16+阅读 · 4月26日
《强化学习数学基础》
专知会员服务
12+阅读 · 4月26日
“Maven计划”的发展演变之“Maven智能系统”应用
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
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
相关基金
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
1+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
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
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员