Witness Encryption and NP-Hardness of Learning
Notice bibliographique
Résumé
We study connections between two fundamental questions from computer science theory. (1) Is witness encryption possible for NP [Sanjam Garg et al., 2013]? That is, given an instance x of an NP-complete language L, can one encrypt a secret message with security contingent on the ability to provide a witness for x ∈ L? (2) Is computational learning (in the sense of [Leslie G. Valiant, 1984; Michael J. Kearns et al., 1994]) hard for NP? That is, is there a polynomial-time reduction from instances of L to instances of learning? Our main contribution is that certain formulations of NP-hardness of learning characterize the existence of witness encryption for NP. More specifically, we show: - witness encryption for a language L ∈ NP is equivalent to a half-Levin reduction from L to the Computational Gap Learning problem (denoted CGL [Benny Applebaum et al., 2008]), where a half-Levin reduction is the same as a Levin reduction but only required to preserve witnesses in one direction, and CGL formalizes agnostic learning as a decision problem. We show versions of the statement above for witness encryption secure against non-uniform and uniform adversaries. We also show that witness encryption for NP with ciphertexts of logarithmic length, along with a circuit lower bound for E, are together equivalent to NP-hardness of a generalized promise version of MCSP. We complement the above with a number of unconditional NP-hardness results for agnostic PAC learning. Extending a result of [Shuichi Hirahara, 2022] to the standard setting of boolean circuits, we show NP-hardness of "semi-proper" learning. Namely: - for some polynomial s, it is NP-hard to agnostically learn circuits of size s(n) by circuits of size s(n)⋅ n^{1/(log log n)^O(1)}. Looking beyond the computational model of standard boolean circuits enables us to prove NP-hardness of improper learning (ie. without a restriction on the size of hypothesis returned by the learner). We obtain such results for: - learning circuits with oracle access to a given randomly sampled string, and - learning RAM programs. In particular, we show that a variant of MINLT [Ker-I Ko, 1991] for RAM programs is NP-hard with parameters corresponding to the setting of improper learning. We view these results as partial progress toward the ultimate goal of showing NP-hardness of learning boolean circuits in an improper setting. Lastly, we give some consequences of NP-hardness of learning for private- and public-key cryptography. Improving a main result of [Benny Applebaum et al., 2008], we show that if improper agnostic PAC learning is NP-hard under a randomized non-adaptive reduction (with some restrictions), then NP ⊈ BPP implies the existence of i.o. one-way functions. In contrast, if CGL is NP-hard under a half-Levin reduction, then NP ⊈ BPP implies the existence of i.o. public-key encryption.
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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 | 0,002 | 0,017 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,002 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,004 |
| Communication savante | 0,003 | 0,013 |
| Science ouverte | 0,003 | 0,005 |
| Intégrité de la recherche | 0,002 | 0,009 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,008 | 0,001 |
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 ».