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Espacio limitado la complejidad de la comunicación de la identidad

$\bf Definition.$ Definimos el espacio acotado de la comunicación de la siguiente manera. A y B son los seres sobrenaturales capaces de computación nada pero ellos sólo tienen una cantidad limitada de memoria y que es compartida. El mínimo tamaño de esta memoria común que pueden utilizar para evaluar una función dada $f$ para que ambos de ellos posee la mitad de la entrada, resp. $x$ $y$, será denotado por $S(f)$. En el principio se rellena con ceros. A continuación, en cada paso de uno de los los jugadores pueden poner allí un arbitrario mensaje, dependiendo únicamente de la mensaje anterior y su entrada. Se terminó cuando ambos conoce el valor de $f(x,y)$. También podemos imaginar esto como dos personas que se comunican, que no tienen memoria (sin embargo, pueden recuerde su propia entrada) y se les permite enviar el uno en el otro disco regrabable. La pregunta es qué tan grande es el disco tiene que ser si ambos de ellos quiere saber el valor de $f(x,y)$.

Definir la identidad de la función en $I(x,y): \{0,1\}^n\times \{0,1\}^n\rightarrow \{0,1\}$ $I=1$ si y sólo si $x=y$.

$\bf Question.$ ¿Cuánto es $S(I)$?

$\bf Remarks.$ Sé que es entre el$\log n$$\log n - \log \log n$, pero que? Es posible resolver en $\log n-\omega(1)$ espacio? Nadie escuchó de las cosas?

$\bf Example/Easy Claim.$ $S(I) \le \log(n) + O(1)$. $\bf Proof.$ Presentamos una construcción. A envía su bits, uno tras otro, junto con su número ordinal, y líder en la 1, lo que significa que es hasta B a hablar. B respuestas a cada mensaje con su bits con el mismo número ordinal y un 0 a la izquierda. Esto requiere de $2 + \log n$ espacio. Si en un paso de su poco difiere de ella, saben que la respuesta es 0, el algoritmo termina. Si terminan enviando a todos sus bits, la respuesta es 1. Por lo tanto, $S(I) \leq \log n + O(1)$.

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Jens Bannmann Puntos 1148

He aquí un argumento que creo que muestra que $\log n - \omega(1)$ es imposible. (Este argumento surgió de una conversación que tuvo con Steve Fenner.)

Vamos a Alice de entrada del ser $x\in\{0,1\}^n$ y vamos a Bob entrada del ser $y\in\{0,1\}^n$. Asumir la memoria compartida las tiendas de los estados en $\{0,1\}^m$, y su estado inicial es $0^m$. Estamos interesados en el bajo-delimitación $m$ para cualquier protocolo que calcula EQ$(x,y)$.

Un protocolo dado se define por dos colecciones de funciones de $\{f_x\}$$\{g_y\}$, representando las funciones aplicadas a la memoria compartida por Alice en cada entrada $x$ y Bob en cada entrada $y$, respectivamente, junto con algunos de contestar criterio. Para ser más específicos, supongamos que si la memoria compartida siempre contiene la cadena " $1^{m-1}b$ luego de la salida del protocolo es $b$ (para cada una de las $b\in\{0,1\}$). Para su comodidad, también vamos a suponer que $f_x(1^{m-1}b) = 1^{m-1}b\:$ $g_y(1^{m-1}b) = 1^{m-1}b\:$ por cada $x,y\in\{0,1\}^n$$b\in\{0,1\}$. En otras palabras, Alice y Bob no cambiar la memoria compartida una vez que se sabe la respuesta.

Ahora, para cada una de las $x,y\in\{0,1\}^n$, considere lo que sucede cuando Alice y Bob ejecutar el protocolo sobre la entrada de $(x,y)$. Definir $A_{x,y}\subseteq\{0,1\}^m$ a ser el conjunto de todos los estados de la memoria compartida que Alice recibe en cualquier punto en el protocolo, y, asimismo, definir $B_{x,y}\subseteq\{0,1\}^m$ a los estados de la memoria compartida que Bob recibe. También definir \[ S_{x,y} = \{0w\,:\,w\in A_{x,y}\} \cup \{1w\,:\,w\in B_{x,y}\}. \] Vamos a suponer que Alice va primero, por lo $0^m \in A_{x,y}$ todos los $x,y$. También vamos a hacer las siguientes observaciones:

  1. Por la definición de $A_{x,y}$$B_{x,y}$, sostiene que $f_x(A_{x,y}) \subseteq B_{x,y}$ $g_y(B_{x,y}) \subseteq A_{x,y}$ todos los $x,y$.

  2. Para cada $x,y$ $x\not=y$ sostiene que $1^{m-1}0\in A_{x,y} \cup B_{x,y}$, debido a que Alice y Bob salida es 0 cuando sus cadenas no están de acuerdo.

  3. Para cada $x$ sostiene que $1^{m-1}0\not\in A_{x,x} \cup B_{x,x}$, debido a que Alice y Bob no la salida es 0 cuando sus cadenas de acuerdo.

Ahora vamos a demostrar que $S_{x,x}\not=S_{y,y}$ siempre $x\not=y$. Para ello, supongamos hacia la contradicción que $x\not=y$ pero $S_{x,x} = S_{y,y}$ (es decir, $A_{x,x} = A_{y,y}$$B_{x,x} = B_{y,y}$), y tener en cuenta el comportamiento del protocolo en la entrada de $(x,y)$.

Deje $w_t$ ser el contenido de la memoria compartida después de $t$ convierte han pasado en el protocolo, por lo que tenemos $w_0 = 0^m$, $w_1 = f_x(w_0)$, $w_2 = g_y(w_1)$, y así sucesivamente. Se sostiene que \[ \begin{array}{c} w_0 = 0^m \in A_{x,x}\\ w_1 = f_x(w_0) \in f_x(A_{x,x}) \subseteq B_{x,x} = B_{y,y},\\ w_2 = g_y(w_1) \in g_y(B_{y,y}) \subseteq A_{y,y} = A_{x,x}, \end{array} \] y, en general, \[ \begin{array}{c} w_{2t + 1} = f_x(w_{2t}) \in f_x(A_{x,x}) \subseteq B_{x,x} = B_{y,y}\\ w_{2t+2} = g_y(w_{2t+1}) \in g_y(B_{y,y}) \subseteq A_{y,y} = A_{x,x} \end{array} \] para cada una de las $t\in\mathbb{N}$. De ello se desprende que $A_{x,y} \subseteq A_{x,x}$$B_{x,y} \subseteq B_{y,y}$.

Pero ahora tenemos nuestra contradicción, suponiendo que el protocolo es correcta: dado que el$A_{x,y}\subseteq A_{x,x}$$B_{x,y} \subseteq B_{y,y}$, se deduce que el $1^{m-1}0 \in A_{x,x}\cup B_{y,y}$, así que Alice y Bob salida de la respuesta incorrecta 0 en $(x,x)$ o $(y,y)$.

Cada una de las $S_{x,x}$ es un subconjunto de a $\{0,1\}^{m+1}$, por lo que hay en la mayoría de las $2^{2^{m+1}}$ opciones para $S_{x,x}$. Dado que los conjuntos de $S_{x,x}$ deben ser distintos para distintas opciones de $x$, se deduce que el $2^{2^{m+1}} \geq 2^n$, lo $m \geq \log n - 1$.

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