ACC 0

ACC 0บางครั้งเรียกว่าACCเป็นคลาสของแบบจำลองการคำนวณและปัญหาที่กำหนดในความซับซ้อนของวงจรซึ่งเป็นสาขาหนึ่งของวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์เชิงทฤษฎี คลาสนี้ถูกกำหนดโดยการเพิ่มคลาสAC 0ของ "วงจรสลับ" ที่มีความลึกคงที่ด้วยความสามารถในการนับ ตัวย่อ ACC ย่อมาจาก "AC ที่มีตัวนับ" [ 1 ]โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ปัญหาจะอยู่ใน ACC 0หากสามารถแก้ไขได้ด้วยวงจรที่มีขนาดพหุนาม ความลึกคงที่ของเกต fan-in ที่ไม่จำกัด รวมถึงเกตที่นับโมดูลัสจำนวนเต็มคงที่ ACC 0สอดคล้องกับการคำนวณในโมโนอิด ที่แก้ได้ คลาสนี้ได้รับการศึกษาอย่างดีในวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์เชิงทฤษฎีเนื่องจากความเชื่อมโยงทางพีชคณิตและเนื่องจากเป็นหนึ่งในแบบจำลองการคำนวณที่เป็นรูปธรรมที่ใหญ่ที่สุดที่สามารถพิสูจน์ผลลัพธ์ความเป็นไปไม่ได้ในการคำนวณที่เรียกว่าขอบเขตล่างของวงจรได้
คำจำกัดความ
โดยคร่าวๆ แล้ว ACC 0จำลองกลุ่มของการคำนวณที่เกิดขึ้นจริงโดยวงจรบูลีนที่มีความลึกคงที่และขนาดพหุนาม โดยที่เกตของวงจรประกอบด้วย "เกตการนับแบบโมดูลาร์" ที่คำนวณจำนวนอินพุตที่เป็นจริงโดยหารด้วยค่าคงที่ที่กำหนดไว้
กล่าวอย่างเป็นทางการมากขึ้น ภาษาหนึ่งๆ จะอยู่ใน AC 0 [ m ] ก็ต่อเมื่อสามารถคำนวณได้ด้วยตระกูลวงจรC , C , ... โดยที่C รับ อินพุต nตัว ความลึกของแต่ละวงจรคงที่ ขนาดของC เป็นฟังก์ชันพหุนามของnและวงจรใช้เกตต่อไปนี้: เกต ANDและเกต OR ที่ มี fan-inไม่จำกัดซึ่งคำนวณการเชื่อมต่อและการแยกของอินพุตเกต NOTที่คำนวณการปฏิเสธของอินพุตเดียว และเกต MOD- m ที่มี fan-in ไม่จำกัด ซึ่งคำนวณ 1 ถ้าจำนวนอินพุต 1 เป็นพหุคูณของmภาษาหนึ่งๆ จะอยู่ใน ACC 0 ก็ต่อ เมื่ออยู่ใน AC 0 [ m ] สำหรับm บาง ค่า
ในตำราบางเล่ม ACC iหมายถึงลำดับชั้นของคลาสวงจรโดยมี ACC 0อยู่ที่ระดับต่ำสุด ซึ่งวงจรใน ACC iมีความลึกO (log i n ) และขนาดพหุนาม[ 1 ]
คลาส ACC 0สามารถกำหนดได้ในแง่ของการคำนวณออโตมาตาจำกัดเชิงกำหนดแบบไม่สม่ำเสมอ (NUDFA) บนโมโนอิดในกรอบงานนี้ อินพุตจะถูกตีความว่าเป็นองค์ประกอบจากโมโนอิดที่กำหนดไว้ และอินพุตจะได้รับการยอมรับหากผลคูณขององค์ประกอบอินพุตเป็นของรายการองค์ประกอบโมโนอิดที่กำหนด คลาส ACC 0คือตระกูลของภาษาที่ยอมรับโดย NUDFA บนโมโนอิดบางตัวที่ไม่มีกลุ่มที่ไม่สามารถแก้ได้เป็นเซมิกรุปย่อย[ 2 ]
พลังการคำนวณ
คลาส ACC 0ประกอบด้วยAC 0การรวมนี้เป็นไปอย่างเข้มงวด เนื่องจากเกต MOD-2 ตัวเดียวสามารถคำนวณฟังก์ชันพาริตีได้ ซึ่งเป็นที่ทราบกันดีว่าไม่สามารถคำนวณได้ใน AC 0โดยทั่วไปแล้ว ฟังก์ชัน MOD ไม่สามารถคำนวณได้ใน AC 0 [ p ] สำหรับจำนวนเฉพาะpเว้นแต่ว่าmจะเป็นกำลังของp [ 3 ]
คลาส ACC 0ถูกรวมอยู่ในTC 0มีการคาดการณ์ว่า ACC 0ไม่สามารถคำนวณฟังก์ชันเสียงข้างมากของอินพุตได้ (กล่าวคือ การรวมอยู่ใน TC 0เป็นไปตามเงื่อนไขที่เข้มงวด) แต่ประเด็นนี้ยังไม่ได้รับการแก้ไข ณ เดือนกรกฎาคม 2561
ปัญหาทุกข้อใน ACC 0สามารถแก้ไขได้ด้วยวงจรที่มีความลึก 2 โดยมีเกต AND ที่มี fan-in แบบ polylogarithmic ที่อินพุต เชื่อมต่อกับเกตเดี่ยวที่คำนวณฟังก์ชันสมมาตรบางอย่าง (ไม่ขึ้นอยู่กับลำดับของอินพุต) [ 4 ]วงจรเหล่านี้เรียกว่าวงจร SYM +การพิสูจน์เป็นไปตามแนวคิดของการพิสูจน์ทฤษฎีบทของToda
Williams (2011)พิสูจน์ว่า ACC 0ไม่ประกอบด้วยNEXPTIMEการพิสูจน์ใช้ผลลัพธ์มากมายในทฤษฎีความซับซ้อน รวมถึง ทฤษฎีบทลำดับชั้น ของเวลาIP = PSPACEการลดความสุ่มและการแสดง ACC 0ผ่านวงจร SYM + [ 5 ] Murray & Williams (2018)ปรับปรุงขอบเขตนี้และพิสูจน์ว่า ACC 0ไม่ประกอบด้วย NQP (เวลากึ่งพหุนามแบบไม่กำหนด)
เป็นที่ทราบกันว่าการคำนวณค่าคงที่นั้นเป็นไปไม่ได้สำหรับ วงจร LOGTIME -uniform ACC 0ซึ่งหมายความว่าคลาสความซับซ้อนPPไม่ได้อยู่ใน LOGTIME-uniform ACC 0 [ 6 ]
หมายเหตุ
- 1 2วอลเมอร์ (1999)หน้า 126
- ↑ Thérien (1981) , Barrington & Thérien (1988)
- ↑ราซโบรอฟ (1987) ,สโมเลนสกี (1987)
- ↑ Beigel & Tarui (1994)
- ↑ภาคผนวกของหนังสือเรียน Arora, Barak
- ↑อัลเลนเดอร์และกอร์ (1994)
- อัลเลนเดอร์, เอริค (1996), "ความซับซ้อนของวงจรก่อนรุ่งอรุณแห่งสหัสวรรษใหม่" , การประชุมครั้งที่ 16 ว่าด้วยพื้นฐานของเทคโนโลยีซอฟต์แวร์และวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์เชิงทฤษฎี, ไฮเดอราบาด, อินเดีย, 18-20 ธันวาคม 1996 , Lecture Notes in Computer Science, เล่มที่ 1180, Springer, หน้า1–18 , doi : 10.1007/3-540-62034-6_33 , ISBN 978-3-540-62034-1
- Allender, Eric ; Gore, Vivec (1994), "ขอบเขตล่างของวงจรแบบสม่ำเสมอสำหรับค่าคงที่" (PDF) , SIAM Journal on Computing , 23 (5): 1026– 1049, doi : 10.1137/S0097539792233907 , เก็บถาวรจากต้นฉบับ(PDF)เมื่อ 2016-03-03 , เรียกดูเมื่อ 2012-07-02
- Barrington, DA (1989), "โปรแกรมแตกแขนงขนาดพหุนามที่มีความกว้างจำกัดสามารถจดจำภาษาเหล่านั้นใน NC 1 ได้อย่างแม่นยำ " (PDF) , Journal of Computer and System Sciences , 38 (1): 150– 164, doi : 10.1016/0022-0000(89)90037-8.
- Barrington, David A. Mix (1992), "ปัญหาบางประการที่เกี่ยวข้องกับพหุนาม Razborov-Smolensky", ในPaterson, MS (บรรณาธิการ), ความซับซ้อนของฟังก์ชันบูลีน, Sel. Pap. Symp., Durham/UK 1990 , London Mathematical Society Lecture Notes Series, เล่มที่ 169, หน้า109–128 , ISBN 0-521-40826-1, Zbl 0769.68041 .
- Barrington, DA; Thérien, D. (1988), "Finite monoids and the fine structure of NC 1 ", Journal of the ACM , 35 (4): 941– 952, doi : 10.1145/48014.63138 , S2CID 52148641
- Beigel, Richard; Tarui, Jun (1994), "เกี่ยวกับ ACC", ความซับซ้อนในการคำนวณ , 4 (4): 350– 366, doi : 10.1007/BF01263423 , S2CID 2582220 .
- Clote, Peter; Kranakis, Evangelos (2002), ฟังก์ชันบูลีนและแบบจำลองการคำนวณ , ตำราในสาขาวิทยาการคอมพิวเตอร์เชิงทฤษฎี ชุด EATCS, เบอร์ลิน: Springer-Verlag , ISBN 3-540-59436-1, Zbl 1016.94046
- Razborov, AA (1987), "ขอบเขตล่างสำหรับขนาดของวงจรที่มีความลึกจำกัดด้วยฐาน {⊕,∨}", บันทึกคณิตศาสตร์ของสถาบันวิทยาศาสตร์แห่งสหภาพโซเวียต , 41 (4): 333– 338, doi : 10.1007/BF01137685.
- Smolensky, R. (1987), "วิธีการทางพีชคณิตในทฤษฎีขอบเขตล่างสำหรับความซับซ้อนของวงจรบูลีน", Proc. 19th ACM Symposium on Theory of Computing , หน้า77–82 , doi : 10.1145/28395.28404 , ISBN 0-89791-221-7.
- Murray, Cody D.; Williams, Ryan (2018), "ขอบเขตล่างของวงจรสำหรับควาซีพหุเวลาแบบไม่กำหนด: บทพิสูจน์พยานที่ง่ายสำหรับ NP และ NQP", Proceedings of the 50th ACM Symposium on Theory of Computing , หน้า890–901 , doi : 10.1145/3188745.3188910 , hdl : 1721.1/130542 , ISBN 978-1-4503-5559-9, S2CID 3685013
- Thérien, D. (1981), "การจำแนกโมโนอิดจำกัด: แนวทางภาษา", วิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์เชิงทฤษฎี , 14 (2): 195– 208, doi : 10.1016/0304-3975(81)90057-8.
- โวลล์เมอร์, เฮริเบิร์ต (1999), บทนำสู่ความซับซ้อนของวงจร , เบอร์ลิน: สปริงเกอร์, ISBN 3-540-64310-9.
- Williams, Ryan (2011), "ขอบเขตล่างของวงจร ACC ที่ไม่สม่ำเสมอ", การประชุมประจำปีครั้งที่ 26 ของ IEEE ว่าด้วยความซับซ้อนในการคำนวณ (PDF) , หน้า115–125 , doi : 10.1109/CCC.2011.36 , ISBN 978-1-4577-0179-5.