1 Введение 3
2 Определения и используемые результаты 3
3 Формулировка основных результатов 4
4 Верхняя оценка для задачи 0-1 перманент 4
4.1 Необходимые формулы 5
4.2 Описание алгоритма 5
4.3 Анализ 6
5 Построение недетерминированного алгоритма с помощью арифметических схем 6
6 Построение сведений к многочленам 7
6.1 Задача о покрытии множества 7
6.2 Задача о подсчете гамильтоновых циклов 9
6.3 Задача 0-1 перманент 10
Список литературы 12
Известно, что из верхних оценок на сложность некоторых задач можно получить нижние оценки на размер булевых схем для разных классов задач. Например, в статье [1] было показано, что из верхних оценок для задачи Circuit SAT следует, что NEXP С P/poly, то есть, в классе NEXP существует задача, для которой не существует булевых схем полиномиального размера. Далее в статье [2] было показано, что улучшение известной константы с, для которой 3-SAT решается за время cn, влечет существование задачи из класса ENP, булевы схемы для которой должны содержать не менее 3n невходных гейтов.
Также в статье [3] была введена следующая гипотеза:
Гипотеза 1. Nondeterministic Strong Exponential Time Hypothesis (NSETH) Для любого e > 0 существует такое k, что k-TAUT ^ NTIME(2ra(1-€)), где k-TAUT - язык формул, являющихся тавтологиями в дизъюнктивной нормальной форме, в которых в каждом клозе ровно k литералов.
В [3] было показано, что отрицание гипотезы 1 влечет нижние оценки на несколько классов булевых схем. Если же гипотеза 1 верна, то к задачам, для которых существуют достаточно быстрые как недетерминированные, так и конедетерминированные алгоритмы, не существует эффективных fine-grained сведений от задачи SAT.
Мы же покажем, что из нижних оценок на конедетерминированную сложность задач 0-1 перманент, о покрытии множества и о подсчете гамильтоновых циклов в графе следуют нижние оценки на арифметические схемы. Также приведем верхнюю оценку для задачи 0-1 перманент.
При выполнении работы доказано, что из нижних оценок на конедетерминированную сложность задач 0-1 перманент, о покрытии множества и о подсчёте гамильтоновых циклов в графе следуют нижние оценки на арифметические схемы. Также приведена верхняя оценка для задачи 0-1 перманент.
[1] Ryan Williams; Improving exhaustive search implies superpolynomial lower bounds, SIAM J. on Computing, 42(3):1218-1244, 2013.
[2] Hamid Jahanjou, Eric Miles, Emanuele Viola; Local reductions, ICALP, pages 749-760, 2015.
[3] Marco Carmosino, Jiawei Gao, Russell Impagliazzo, Ivan Mikhailin, Ramamohan Paturi, and Stefan Schneider; Nondeterministic extensions of the strong exponential time hypothesis and consequences for non-reducibility, Electronic Colloquium on Computational Complexity (ECCC), 22:148, 2015.
[4] Tatiana Belova, Alexander Golovnev, Alexander S. Kulikov, Ivan Mihajlin, Denil Sharipov; Polynomial formulations as a barrier for reduction-based hardness proofs, arXiv:2205.07709v5 [cs.CC]
[5] Manindra Agrawal, Neeraj Kayal, and Nitin Saxena; PRIMES is in P, Annals of Mathematics, 160:781-793, 20.
[6] Bax, Franklin; A Permanent Algorithm with exp[Q(n1/3/2lnn)] Expected Speedup for 0-1 Matrices, Algorithmica 32, 157-162 (2002).