NTIME (n ^ k) ≠ DTIME (n ^ k)?


33

En "Sobre determinismo versus no determinismo y problemas relacionados" (Proc. IEEE FOCS, páginas 429–438, 1983), Paul, Pippenger, Szemerédi y Trotter demostraron que
NTIME(n)DTIME(n) .

Esto responde a mi pregunta con k = 1. ¿Se sabe algo sobre un resultado similar para otra k fija?

Respuestas:


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No se conoce un límite inferior incondicional para cualquier en el modelo multitapa TM (o cualquier modelo más fuerte que este).k2

Ravi Kannan estudió este problema en "Hacia la separación del no determinismo del determinismo" (1984) . En el proceso de intentar mostrar logró demostrar lo siguiente: hay una constante universal c 1 tal que por cada k , N T I M E ( n k ) T I M E - S P ANTIME(nk)TIME(nk)c1k . Aquí, T I M E - S P A C E ( n k , n k / c ) es la clase de lenguajes reconocidos por las máquinas que usan el tiempo n k y el espacio n k / c simultáneamente. Claramente T I M E - S P A C E ( n k ,NTIME(nk)TIMESPACE(nk,nk/c)TIMESPACE(nk,nk/c)nknk/c pero no se sabe si son iguales.TIMESPACE(nk,nk/c)TIME(nk)

Si asume para algunos que N T I M E ( n k ) = T I M E ( n k ) , obtendrá consecuencias interesantes. P = N P es obvio, pero también implica que N LP . Esto se puede probar utilizando un argumento de "comercio de alternancia". Básicamente, para cada k y cada idioma L N L , hay una constante ck2NTIME(nk)=TIME(nk)P=NPNLPkLNLcy alguna máquina alterna que reconoce y hace c alternancias, adivina O ( n ) bits por alternancia, luego cambia a un modo determinista y se ejecuta en n k tiempo. (Esto se sigue, por ejemplo, de jugar con las construcciones en Fortnow, "Intercambios de tiempo-espacio para la satisfacción" (1997)) . Ahora si T I M E ( n k ) = N T I M E ( n k ) entonces todos estos cLcO(n)nkTIME(nk)=NTIME(nk)calternancias pueden ser eliminados con sólo una pequeña cantidad de sobrecarga, y que terminan con una cálculo que reconoce L . Por lo tanto N LT I M E ( n k ) P . Probablemente no exista tal simulación alterna, pero si puede descartarla, tendrá el límite inferior que busca. (Nota: creo que el argumento anterior también está en el artículo de Kannan).TIME(nk)LNLTIME(nk)P


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Aunque no es exactamente lo que está preguntando, rj lipton comenta en su blog sobre la dificultad fundamental de los resultados en esta área y que el enfoque típico de "relleno" no se aplica [1] y señala que el resultado de PPST como usted cita recientemente ha sido ligeramente extendido (por un factor logarítmico) por Santhanam [2] es decir

DTIME(nlog(n))NTIME(nlog(n))

[1] http://rjlipton.wordpress.com/2011/01/19/we-believe-a-lot-but-can-prove-little/

[2] http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/summary?doi=10.1.1.22.2392


1
La versión oficial del artículo de Rahul Santhanam de 2001 es dx.doi.org/10.1109/CCC.2001.933895 (y es poco reciente).
András Salamon

Lipton usó la frase "más recientemente" en su blog citándolo. es "más reciente" al resultado de PPST 1983.
vzn
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