Quando BPP con una moneta distorta equivale a BPP standard?


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Lascia che una macchina Turing probabilistica abbia accesso a una moneta ingiusta che esce testa con probabilità pp (i lanci sono indipendenti). Definisci B P P pBPPp come la classe di linguaggi riconoscibile da tale macchina in tempo polinomiale. È un esercizio standard per dimostrare che:

A) Se pp è razionale o B P PBPP -computable allora B P P p = B P PBPPp=BPP . (Con B P P-BPP calcolabile intendo: esiste un algoritmo polinomiale randomizzato che viene alimentato nn in ritorni unari con il razionale binario con denominatore 2 n2n che si trova entro 2 - n - 12−n−1 di pp .)

B) Per alcuni uncomputable pp classe B P P pBPPp contiene un linguaggio indecidibile e quindi è più grande di B P PBPP . Tali valori di pp formano un insieme denso in ( 0 , 1 )(0,1) .

La mia domanda è la seguente: cosa succede tra? Esiste un criterio per B P P p = B P PBPPp=BPP ? In particolare:

1) Esistono incomprensibili nelle probabilità tali che ? (Possono essere calcolabili in alcune classi superiori).BPPBPPppBPPp=BPPBPPp=BPP

2) è più largo di per tutti i calcolabili ? (I parametri in questione sono quelli la cui espansione binaria contiene sequenze molto lunghe di zeri e / o di uno. In questo caso il calcolo dei bit mediante campionamento casuale può richiedere tempi molto lunghi, anche non calcolabili, e il problema non può essere risolto al tempo polinomiale. A volte il la difficoltà può essere superata da un'altra base di espansione, ma alcune possono ingannare tutte le basi).BPPpBPPpBPPBPPpppp


Cosa intendi esattamente per essere (non) calcolabile?
— daniello,

Ho aggiunto la definizione di B P P- calcolabile. Per il calcolo in generale si può semplicemente abbandonare le parole "polinomio randomizzato" o semplicemente dire che l'espansione binaria è calcolabile. (Con risorse limitate questo non è lo stesso.)BPP
— Daniil Musatov

Penso B P P p ≠ B P P per ogni uncomputable p perché dato un p uno -biased moneta può calcolare il n 'th' di p mediante campionamento. Supponiamo di poter calcolare il n 'esimo bit nel tempo f ( n ) , quindi la lingua che contiene 1 x per tutti x tale che il f - 1 ( x ) ' th bit di p sia 1 sia in B P P pBPPp≠BPPppnpnf(n)1xxf−1(x)p1BPPp, ma chiaramente è incontestabile.
— daniello,

Questo è sicuramente vero per la stragrande maggioranza di p . Ma c'è un avvertimento: se p contiene molto lunghe sequenze di zero e uno, allora potrebbe essere necessario molto tempo di campionamento per determinare il n 'esimo bit. Questo campionamento potrebbe essere così lungo che f ( n ) sarebbe incontestabile (come la funzione Busy Beavers). Dubito anche che possa essere calcolato con precisione dal campionamento stesso. E sembra che senza calcolare f ( n ) non si possa riconoscere la lingua menzionata. ppnf(n)f(n)
— Daniil Musatov,

Risposte:


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1) Sì, ma solo per via della tua definizione. Prendi un linguaggio unario L ∈ E X P ∖ B P P (sì, so che potrebbe essere vuoto, in quel caso basta prendere qualcosa di ancora più grande di E X P ), che è molto scarso nel senso che n ∉ L se n non è una torre di 2 ′ s , cioè della forma 2 2 2 … . Definire p = ∑ n ∈ L 1 / n . Questa p non è BL∈EXP∖BPPEXPn∉Ln2′s222…p=∑n∈L1/npP P- calcolabile, ma p può essere approssimato in P fino a un errore additivo abbastanza piccolo che consente la simulazione di una macchina B P P p .BPPpPBPPp

Se aveste definito B P P -computable tale che si desidera approssimativa p fino a un errore additivo di 1 / n (invece di 1 / 2 n ) in tempo polinomiale, le cose sarebbero diverse.BPPp1/n1/2n

Aggiornare. La risposta di seguito è per il caso in cui l'errore additivo che consentiamo è 2 - n anziché 2 - n - 1 .2−n2−n−1

2) Sì, perché qui si può dimenticare la restrizione polinomiale sulle classi e campionando 2 n volte si può ottenere il n po '-esimo di p in B P P p .2nnpBPPp


2) Penso che il teorema del limite centrale suggerisca che si dovrebbero campionare 2 2 n , non 2 n , volte per acquisire una precisione 2 - n . Ma il problema principale è che a volte abbiamo bisogno di una precisione molto maggiore. Di ', se | p - 122n2n2−n2 | <ϵquindi uno ha bisogno di1|p−12|<ϵϵ 2 campioni per calcolare anche la prima cifra. E il numero di campioni necessari può essere arbitrariamente, anche senza dubbio, grande. Il punto è un po 'chiarito nella modifica. 1ϵ2
— Daniil Musatov,

@Daniil: Come ho anche commentato la domanda, non hai chiesto il calcolo delle cifre nella tua definizione di B P P- calcolabile. Quindi, se p è uguale a 0,01111111111 , allora si dovrebbe indovinare 1 per la prima cifra dopo la virgola in base alla def. BPPp0.011111111111
— domotorp

Ora stiamo parlando di p inestimabile , no? Se ti capisco bene, suggerisci di non calcolare campionando le cifre di p , ma invece di calcolare se l' i -esima cifra di 2 - i - 1 approssimazione binaria razionale di p sia 1. Ma qui affrontiamo lo stesso problema: calcolare la prima cifra che dobbiamo distinguere tra 0,010000000001 e 0,001111111110. ppi2−i−1p
— Daniil Musatov,

@Daniil: OK, mio ​​male, pensavo volessi un binario razionale la cui distanza è al massimo 2 - n da p . Ho aggiornato la mia risposta di conseguenza. Sei soddisfatto della mia soluzione per 1)? 2−np
— domotorp
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