Upper Bounds for Newton’s Method on Monotone Polynomial Systems, and P-Time Model Checking of Probabilistic One-Counter Automata
Notice bibliographique
Résumé
A central computational problem for analyzing and model checking various classes of infinite-state recursive probabilistic systems (including quasi-birth-death processes, multitype branching processes, stochastic context-free grammars, probabilistic pushdown automata and recursive Markov chains) is the computation of termination probabilities, and computing these probabilities in turn boils down to computing the least fixed point (LFP) solution of a corresponding monotone polynomial system (MPS) of equations, denoted x = P ( x ). It was shown in Etessami and Yannakakis [2009] that a decomposed variant of Newton’s method converges monotonically to the LFP solution for any MPS that has a nonnegative solution. Subsequently, Esparza et al. [2010] obtained upper bounds on the convergence rate of Newton’s method for certain classes of MPSs. More recently, better upper bounds have been obtained for special classes of MPSs [Etessami et al. 2010, 2012]. However, prior to this article, for arbitrary (not necessarily strongly connected) MPSs, no upper bounds at all were known on the convergence rate of Newton’s method as a function of the encoding size |P| of the input MPS, x = P ( x ). In this article, we provide worst-case upper bounds, as a function of both the input encoding size |P|, and ε > 0, on the number of iterations required for decomposed Newton’s method (even with rounding) to converge to within additive error ε > 0 of q*, for an arbitrary MPS with LFP solution q*. Our upper bounds are essentially optimal in terms of several important parameters of the problem. Using our upper bounds, and building on prior work, we obtain the first P-time algorithm (in the standard Turing model of computation) for quantitative model checking, to within arbitrary desired precision, of discrete-time QBDs and (equivalently) probabilistic 1-counter automata, with respect to any (fixed) ω -regular or LTL property.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,016 | 0,101 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,005 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,003 | 0,006 |
| Bibliométrie | 0,005 | 0,003 |
| Études des sciences et des technologies | 0,003 | 0,009 |
| Communication savante | 0,006 | 0,014 |
| Science ouverte | 0,006 | 0,008 |
| Intégrité de la recherche | 0,004 | 0,015 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,011 | 0,002 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».