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Enregistrement W4386958456 · doi:10.1145/3625226

Fast, Algebraic Multivariate Multipoint Evaluation in Small Characteristic and Applications

2023· article· en· W4386958456 sur OpenAlexaff
Vishwas Bhargava, Sumanta Ghosh, Mrinal Kumar, Chandra Kanta Mohapatra

Notice bibliographique

RevueJournal of the ACM · 2023
Typearticle
Langueen
DomaineComputer Science
ThématiquePolynomial and algebraic computation
Établissements canadiensUniversity of Waterloo
Organismes subventionnairesNational Science Foundation
Mots-clésPolynomialUnivariateMathematicsFinite fieldAlgebraic numberVariable (mathematics)FactorizationDegree (music)Gröbner basisField (mathematics)Discrete mathematicsFactorization of polynomialsSymbolic computationTime complexityCombinatoricsMultivariate statisticsAlgorithmPure mathematicsMatrix polynomialStatistics

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Multipoint evaluation is the computational task of evaluating a polynomial given as a list of coefficients at a given set of inputs. Besides being a natural and fundamental question in computer algebra on its own, fast algorithms for this problem are also closely related to fast algorithms for other natural algebraic questions such as polynomial factorization and modular composition. And while nearly linear time algorithms have been known for the univariate instance of multipoint evaluation for close to five decades due to a work of Borodin and Moenck [ 7 ], fast algorithms for the multivariate version have been much harder to come by. In a significant improvement to the state-of-the-art for this problem, Umans [ 25 ] and Kedlaya & Umans [ 16 ] gave nearly linear time algorithms for this problem over field of small characteristic and over all finite fields, respectively, provided that the number of variables n is at most \(d^{o(1)}\) where the degree of the input polynomial in every variable is less than d . They also stated the question of designing fast algorithms for the large variable case (i.e., \(n \notin d^{o(1)}\) ) as an open problem. In this work, we show that there is a deterministic algorithm for multivariate multipoint evaluation over a field \(\mathbb {F}_{q}\) of characteristic p , which evaluates an n -variate polynomial of degree less than d in each variable on N inputs in time \(\begin{equation*} \left((N + d^n)^{1 + o(1)}\text{poly}(\log q, d, n, p)\right), \end{equation*}\) provided that p is at most d o (1) , and q is at most (exp (exp (exp (...(exp ( d ))))), where the height of this tower of exponentials is fixed. When the number of variables is large (e.g., n ∉ d o (1) ), this is the first nearly linear time algorithm for this problem over any (large enough) field. Our algorithm is based on elementary algebraic ideas, and this algebraic structure naturally leads to the following two independently interesting applications: — We show that there is an algebraic data structure for univariate polynomial evaluation with nearly linear space complexity and sublinear time complexity over finite fields of small characteristic and quasipolynomially bounded size. This provides a counterexample to a conjecture of Miltersen [ 21 ] who conjectured that over small finite fields, any algebraic data structure for polynomial evaluation using polynomial space must have linear query complexity. — We also show that over finite fields of small characteristic and quasipolynomially bounded size, Vandermonde matrices are not rigid enough to yield size-depth tradeoffs for linear circuits via the current quantitative bounds in Valiant’s program [ 26 ]. More precisely, for every fixed prime p , we show that for every constant ɛ > 0, and large enough n , the rank of any \(n \times n\) Vandermonde matrix V over the field \(\mathbb {F}_{p^a}\) can be reduced to ( n /exp (Ω (poly(ɛ)log 0.53 n ))) by changing at most n Θ (ɛ) entries in every row of V , provided a ≤ poly(log n ). Prior to this work, similar upper bounds on rigidity were known only for special Vandermonde matrices. For instance, the Discrete Fourier Transform matrices and Vandermonde matrices with generators in a geometric progression [ 9 ].

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.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni 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.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,002
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,008
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut 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: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,006
Score d'incertitude au seuil0,020

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0020,008
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,001
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0010,002
Études des sciences et des technologies0,0010,002
Communication savante0,0020,008
Science ouverte0,0020,004
Intégrité de la recherche0,0010,003
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0060,002

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.

Tête enseignante Opus0,034
Tête enseignante GPT0,280
Écart entre enseignants0,245 · 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

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeThéorique ou conceptuel
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations3
Publié2023
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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