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Enregistrement W3184920538 · doi:10.1109/focs52979.2021.00080

LEARN-Uniform Circuit Lower Bounds and Provability in Bounded Arithmetic

2022· article· en· W3184920538 sur OpenAlex

Pourquoi ce travail est dans la base

Une base qui oublie comment elle a trouvé un travail ne peut pas être vérifiée. Voici les voies qui ont admis celui-ci.

affAu moins un auteur déclare une institution canadienne dans l'instantané OpenAlex épinglé.

Notice bibliographique

Revuenon disponible
Typearticle
Langueen
DomaineComputer Science
ThématiqueComplexity and Algorithms in Graphs
Établissements canadiensSimon Fraser University
Organismes subventionnairesRoyal Society
Mots-clésEquivalence (formal languages)Bounded functionDiscrete mathematicsComputer scienceMathematicsCombinatoricsAlgorithm

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

We investigate randomized LEARN-uniformity, which captures the power of randomness and equivalence queries (EQ) in the construction of Boolean circuits for an explicit problem. This is an intermediate notion between P-uniformity and non-uniformity motivated by connections to learning, complexity, and logic. Building on a number of techniques, we establish the first unconditional lower bounds against LEARN-uniform circuits: –For all <tex xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">$c\geq 1$</tex> , there is <tex xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">$L\in \mathsf{P}$</tex> that is not computable by circuits of size <tex xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">$n\cdot(\log n)^{c}$</tex> generated in deterministic polynomial time with <tex xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">$o(\log n/\log\log n)$</tex> equivalence queries to <tex xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">$L$</tex> . In other words, small circuits for <tex xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">$L$</tex> cannot be efficiently learned using a bounded number of EQs. –For each <tex xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">$k\geq 1$</tex> , there is <tex xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">$L\in \mathsf{NP}$</tex> such that circuits for <tex xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">$L$</tex> of size <tex xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">$O(n^{k})$</tex> cannot be learned in deterministic polynomial time with access to <tex xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">$n^{o(1)}$</tex> EQs. –For each <tex xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">$k\geq 1$</tex> , there is a problem in promise-ZPP that is not in FZPP-uniform <tex xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">$\mathsf{SIZE}[n^{k}]$</tex> . –Conditional and unconditional lower bounds against LEARN-uniform circuits in the general setting with randomized uniformity and access to EQs. In all these lower bounds, the learning algorithm may run in arbitrary polynomial time, while the hard problem is computed in some fixed polynomial time. We employ these results to investigate the (un)provability of non-uniform circuit upper bounds (e.g., Is N P contained in <tex xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">$\mathsf{SIZE}[n^{3}]?)$</tex> in theories of bounded arithmetic. Some questions of this form have been addressed in recent papers of Krajíček-Oliveira (2017), Müller-Bydzovsky (2020), and Bydzovsky-Krajíček-Oliveira (2020) via a mixture of techniques from proof theory, complexity theory, and model theory. In contrast, by extracting computational information from proofs via a direct translation to LEARN-uniformity, we establish robust unprovability theorems that unify, simplify, and extend nearly all previous results. In addition, our lower bounds against randomized LEARN-uniformity yield unprovability results for theories augmented with the dual weak pigeonhole principle, such as APC <sup xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">1</sup> (Jeřábek, 2007), which is known to formalize a large fragment of modern complexity theory. Finally, we make precise potential limitations of theories of bounded arithmetic such as PV (Cook, 1975) and Jeřábek's theory APC <sup xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">1</sup> , by showing unconditionally that these theories cannot prove statements like “ <tex xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">$\mathsf{NP}\not\subseteq \mathsf{BPP}\wedge \mathsf{NP}\subset \mathsf{io}-\mathsf{P}/\mathsf{poly}$</tex> ”, i.e., that N P is uniformly “hard” but non-uniformly “easy” on infinitely many input lengths. In other words, if we live in such a complexity world, then this cannot be established feasibly.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Prédiction distillée sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Théorique ou conceptuel · Signal consensuel: Théorique ou conceptuel
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,219
Score d'incertitude au seuil0,475

Scores Codex et Gemma par catégorie

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,001
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0000,000
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0000,000
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0000,000

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.

Tête enseignante Opus0,022
Tête enseignante GPT0,231
Écart entre enseignants0,209 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_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 découle

En bref

Citations6
Publié2022
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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