क्या किसी समस्या के समाधान के लिए कटौती को हमें कम या ज्यादा आशावादी बनाना चाहिए?


14

यह मुझे लगता है कि अधिकांश जटिलता सिद्धांतकार आमतौर पर निम्नलिखित दार्शनिक नियम को मानते हैं:

यदि हम समस्या लिए एक कुशल एल्गोरिथ्म का पता नहीं लगा सकते हैं , और हम समस्या को समस्या तक कम कर सकते हैं , तो शायद समस्या लिए एक कुशल एल्गोरिदम नहीं है , या तो।A B BAABB

ऐसा इसलिए है, उदाहरण के लिए, जब एक नई समस्या एनपी-पूर्ण साबित होती है, तो हम इसे केवल एक नए दृष्टिकोण (समस्या ) के बारे में उत्साहित होने के बजाय "बहुत कठिन" के रूप में दर्ज करते हैं जो अंततः दिखा सकता है ।पी = एन पीBP=NP

मैं एक अन्य वैज्ञानिक क्षेत्र में एक साथी स्नातक छात्र के साथ इस पर चर्चा कर रहा था। उसे यह विचार बेहद उल्टा लगा। उसकी सादृश्य:

आप एक खोजकर्ता हैं, जो उत्तरी अमेरिकी और एशियाई महाद्वीपों के बीच एक पुल की खोज कर रहे हैं। कई महीनों तक आपने मुख्य भूमि संयुक्त राज्य क्षेत्र से एशिया तक एक भूमि पुल खोजने की कोशिश की और असफल रहे। तब आपको पता चलता है कि मुख्य भूमि का अमेरिका अलास्का क्षेत्र से भूमि से जुड़ा हुआ है। आपको एहसास होता है कि अलास्का से एशिया तक एक भूमि पुल मुख्य रूप से मुख्य भूमि अमेरिका से एशिया तक एक भूमि पुल होगा, जिसका आपको पूरा यकीन है कि इसका कोई अस्तित्व नहीं है। तो आप अलास्का के पास समय बर्बाद नहीं करते; तुम बस घर जाओ।

हमारा पिछला दार्शनिक नियम इस संदर्भ में बहुत मूर्खतापूर्ण लगता है। मैं एक अच्छे खंडन के बारे में नहीं सोच सकता था! इसलिए मैं इस पर बदल रहा हूँ तुम लोगों के लिए: क्यों हम एक कमी व्यवहार करना चाहिए समस्या बनाने के रूप में कठिन बजाय समस्या बना आसान?बी ABBA


2
BTW, हर बार जब हम एक सबरूटीन लिखते हैं तो हम यह दावा करते हैं कि आसान बनाता है। ABA
सुरेश वेंकट

1
पी / एनपी केवल सबसे "अच्छी तरह से ज्ञात" जटिलता वर्ग हैं और जो कि नियोफाइट्स को सिखाया जाता है। इसके पूरे ब्रह्मांड को धीरे-धीरे "छोटे" से "बड़े" तक मैप किया जा रहा है। कटौती बड़े पैमाने पर दिन की तैयारी कर रही है, अभी तक यहां नहीं है, जब प्रमुख कक्षाएं एक-दूसरे से भेदभाव की तुलना में अधिक सटीकता के साथ अब संभव / उपलब्ध हैं। शायद इस सवाल का जवाब अन्य सहज ज्ञान युक्त उपमाओं के साथ दिया जा सकता है। एक संभावित वैज्ञानिक सादृश्य यह है कि जटिलता वर्ग टीसीएस के लिए हैं (मौलिक) कण भौतिकी के लिए हैं। और हम अभी भी अंतर्संबंधों को निर्धारित करने का प्रयास कर रहे हैं। आदि ... बाद में जवाब दे सकते हैं।
vzn

7
@vzn कृपया "neophytes" के रूप में वर्गीकृत छात्रों का वर्णन न करें: इसमें नकारात्मक अर्थ हैं। यहां तक ​​कि "शुरुआत" पर्याप्त क्रेडिट नहीं देता है।
डेविड रिचरबी

1
मैं कुछ उदाहरण पाया - लेकिन मुझे लगता है कि उनमें से कई हैं - जिसमें कमी है स्पष्ट रूप से "विपरीत (सकारात्मक) दिशा में" का इस्तेमाल किया: बहुपद समय समस्या का उपयोग एक समस्या मॉडल करने के लिए (यानी एक कमी को खोजने के ) इस तरह से साबित करना कि को बहुपद समय में हल किया जा सकता है। मुझे यह याद है कि नियोजन समस्याओं के बारे में: प्रमेय 3.10 : ब्लॉक-वर्ल्ड की समस्या को टॉम बायलैंडर में (जो बहुपद समय में हल करने योग्य) में घटाया जा सकता है: प्रपोजिशन स्ट्रिप्स की कम्प्यूटेशनल जटिलता। Artif। Intell। 69 (1-2): 165-204 (1994)एक एक मीटर बी पी एल एन एस टी + 1BAAmBAPLANSAT1+
डी बियासी

1
रोपित गुत्थी समस्या के साथ एक दिलचस्प उदाहरण है: फ्रेज़ और कन्नन ने दिखाया कि यादृच्छिक ग्राफ में लगाए गए गुच्छे को ढूंढना कम किया जा सकता है, जो रैंडम उदाहरणों के लिए क्यूबिक फॉर्म की अधिकतम संख्या को अनुमानित करता है। कागज में वे स्पष्ट रूप से लगाए गए पौधों के दृष्टिकोण के रूप में अपना परिणाम प्रस्तुत करते हैं। जहां तक ​​मुझे पता है, वर्तमान में इस कमी को आमतौर पर 3-आयामी टेंसरों पर समस्याओं की कठोरता के प्रमाण के रूप में देखा जाता है।
साशो निकोलेव

जवाबों:


14

मुझे लगता है कि यह एक बहुत अच्छा सवाल है। इसका उत्तर देने के लिए हमें यह महसूस करना होगा कि:

  • सभी कटौती समान नहीं हैं,
  • आशावादी महसूस करने के लिए, हमें वास्तव में मददगार कुछ सीखने की जरूरत है।

आमतौर पर, जब भी हम कमी को खोजते हैं , यह निम्न श्रेणियों में से एक में आता है:AB

  1. हमने समस्या ए के बारे में कुछ उपयोगी सीखा (और समस्या बी के बारे में कुछ भी नहीं)।
  2. हमने समस्या B के बारे में हतोत्साहित करना सीखा (और समस्या A के बारे में कुछ भी नहीं)।

थोड़ा और अधिक सटीक, इन दो मामलों को निम्न प्रकार से चित्रित किया जा सकता है:

  1. हमें पता चला कि समस्या ए में कुछ छिपी हुई संरचना है, जो समस्या को हल करने के लिए एक नया, चालाक एल्गोरिथ्म डिजाइन करना संभव बनाता है। हमें केवल यह जानना होगा कि समस्या बी को कैसे हल किया जाए।

  2. हमने महसूस किया कि कुछ विशेष मामलों में, समस्या B मूल रूप से भेस में केवल समस्या A है। अब हम देख सकते हैं कि समस्या बी को हल करने के लिए किसी भी एल्गोरिदम को कम से कम इन विशेष मामलों को सही ढंग से हल करना है; और इन विशेष मामलों को हल करना समस्या को हल करने के लिए अनिवार्य रूप से समतुल्य है। हम वापस वर्ग एक में हैं: समस्या बी के साथ कोई प्रगति करने के लिए, हमें पहले समस्या ए के साथ कुछ प्रगति करने की आवश्यकता है।

टाइप 1 की कमी सकारात्मक परिणाम के संदर्भ में आम हैं, और ये निश्चित रूप से आशावादी महसूस करने के लिए अच्छे कारण हैं।

हालांकि, यदि आप कठोरता में कमी पर विचार करते हैं, जिसका हम सामना करते हैं, उदाहरण के लिए, एनपी-कठोरता प्रमाण, तो वे लगभग हमेशा टाइप 2 के होते हैं।

ध्यान दें कि भले ही आपको समस्या A या समस्या B की कम्प्यूटेशनल जटिलता के बारे में कुछ भी पता न हो, फिर भी आप बता सकते हैं कि क्या आपकी कमी टाइप 1 या टाइप 2 की है। इसलिए हमें इस पर विश्वास करने की आवश्यकता नहीं है, जैसे, P to NP निर्धारित करें कि क्या हमें आशावादी या निराशावादी महसूस करना चाहिए। हम केवल यह देख सकते हैं कि हमने कमी के लिए धन्यवाद क्या सीखा है।


P=NP

16

सादृश्य से क्या गायब है, इसमें शामिल सापेक्ष दूरियों की कुछ धारणा है। चलो चंद्रमा के साथ हमारे सादृश्य में अलास्का को बदलें:

आप एक खोजकर्ता हैं, जो उत्तरी अमेरिकी और एशियाई महाद्वीपों के बीच एक पुल की खोज कर रहे हैं। कई महीनों तक आपने मुख्य भूमि संयुक्त राज्य क्षेत्र से एशिया तक एक भूमि पुल खोजने की कोशिश की और असफल रहे। तब आपको पता चलता है कि मुख्य भूमि अमेरिका चंद्रमा से भूमि से जुड़ा हुआ है। आप पहले से ही आश्वस्त हैं कि चंद्रमा एशिया से एक विशाल दूरी पर है, इसलिए अब आप आश्वस्त हो सकते हैं कि उत्तरी अमेरिका भी त्रिकोण असमानता से एशिया से एक विशाल दूरी पर है।


2
+1। यह जवाब एक गहरी बात सामने लाता है। कटौती दोनों "चीजों को अलग कर सकती है" और साथ ही साथ "उन्हें एक साथ ला सकती है"। उनमें से कौन सा ऐसा करता है यह आपके पूर्व विश्वास पर निर्भर करता है।
सुरेश वेंकट

9

यह सच नहीं है कि हम हमेशा कमी के बयानों को कठोरता के बयान के रूप में देखते हैं। उदाहरण के लिए, एल्गोरिदम में हम अक्सर उन्हें हल करने के लिए एलपी और एसडीपी के लिए एक समस्या को कम करते हैं। इनकी व्याख्या कठोरता के परिणाम के रूप में नहीं की जाती है, बल्कि एल्गोरिथम के परिणाम भी हैं। हालाँकि, हालांकि वे तकनीकी रूप से कम कर रहे हैं हम अक्सर इन के रूप में संदर्भित नहीं करते हैं। कमी से हमारा मतलब है आमतौर पर कुछ कमी (NP-) कठिन समस्या।

ABABBAAABB। अधिकांश शोधकर्ताओं को यह अधिक संभावना है कि पी एनपी के बराबर नहीं है, और यहां तक ​​कि अनुमान है कि एसएटी को घातीय समय की आवश्यकता है। दूसरे शब्दों में SAT को बहुत कठिन माना जाता है। यदि आप इन अनुमानों को स्वीकार करते हैं तो यह एनपी के लिए समस्या की सार्वभौमिकता साबित करते हुए कटौती को पूरी तरह से उचित है क्योंकि समस्या कठिन है। (शोधकर्ताओं ने पी को एनपी के बराबर क्यों नहीं पाया अधिक संभावना एक अलग मुद्दा है, सिद्धांत ब्लॉग पर कई ब्लॉग पोस्ट किए गए हैं)।)

जिस कारण से हम लो-बाउंड को सार्वभौमिकता के परिणामों से बदल देते हैं (यानी कक्षा में हर समस्या से समस्या में कमी होती है) हमारी सामान्य सामान्य निचली सीमा को साबित करने में सफलता की कमी है (यह ज्ञान की वर्तमान स्थिति के अनुरूप है। कि SAT को रैखिक नियतात्मक समय में हल किया जा सकता है)।


A, B से आसान है? अधिकांश कटौती में एक निश्चित समय जुर्माना शामिल होता है, और यह बहुत संभव है कि एक विशेष कमी ए के लिए सबसे तेज़ समाधान के रूप में तेज़ हो सकती है। ए से बी में कमी से पता चलता है कि ए बी की तुलना में बहुत कठिन नहीं है, लेकिन यह अभी भी हो सकता है और जोर से।
ब्रिलियनड

यहाँ आसान का अर्थ है कटौती के वर्ग के समतुल्य वर्ग तक।
केवह

दो समस्याओं के लिए एक-दूसरे से पारस्परिक रूप से आसान होना संभव है? मुझे समतुल्यता वर्गों के लिए सामान्यीकरण मिलता है, लेकिन मुझे लगता है कि अभी भी "कम से कम उतना आसान" होना चाहिए।
Brilliand

आसान का मतलब कड़ाई से आसान नहीं है।
केवह

3

दरअसल, अलास्का की खोज का विपरीत प्रभाव होगा, कम से कम पहले। चूंकि यह अब तक पश्चिम फैली हुई है, यह लोगों की है कि लगता है कि होगा, हे, हो सकता है वहाँ है एक भूमि पुल, के बाद सभी (सादृश्य जा रहा है, हे, हो सकता है पी  =  एनपी के बाद से इस नए एनपी के लिए इस तरह के एक अच्छे उम्मीदवार की तरह -Complete समस्या दिखता है एक बहुपद-समय समाधान होने)। हालांकि, एक बार अलास्का की अच्छी तरह से खोजबीन की गई थी और कोई भी भूमि पुल नहीं मिला था, लोग शायद पहले से ज्यादा आश्वस्त होंगे कि एशिया और अमेरिका अलग हैं।


3

यह सवाल एक विशेष सादृश्य / रूपक का परिचय देता है जो विशेषज्ञों द्वारा बहुत अधिक उपयोग नहीं किया जाता है और केवल पी / एनपी पर ध्यान केंद्रित करता है और किसी भी अन्य जटिलता वर्गों का उल्लेख नहीं करता है, जबकि विशेषज्ञ इसे संस्थाओं के एक बड़े ब्रह्मांड के रूप में देखते हैं, जैसे कि कुपरबर्ग द्वारा बनाए गए उल्लेखनीय आरेख में। । यह जटिलता वर्गों की उपमाओं की एक बड़ी सूची को संकलित करने के लिए साफ-सुथरी होगी, ऐसे कई उपमाएँ हैं। यह "दूर दूर दाखिल" समस्याओं के बारे में बात करता है जो एनपी पूर्ण और "नए दृष्टिकोणों पर उत्तेजना" के रूप में साबित हुई हैं।

कोई यह समझ सकता है कि एनपी पूरी कक्षा की खोज करने पर प्रारंभिक "उत्साह" था, लेकिन कुछ "उत्साह" चार दशक के गहन प्रयास के बाद फीका पड़ गया है, यह साबित करने के लिए पी seems एनपी कहीं भी आशाजनक नहीं निकला है और कुछ शोधकर्ताओं को लगता है कि हम करीब नहीं हैं इतिहास उन शोधकर्ताओं से भरा हुआ है जिन्होंने लंबे समय तक बिना किसी या बहुत स्पष्ट प्रगति के समस्याओं पर काम किया, कभी-कभी बाद में पछतावा होता है। तो एनपी पूरा "इलेक्ट्रिक बाड़" के एक प्रकार के रूप में (हारून की सादृश्य को उधार लेने के लिए) सेवा कर सकता है, चेतावनी ( चेतावनी ) यहां (यहां शाब्दिक रूप से, एक से अधिक तरीकों से) "अचूक" समस्याओं में शामिल नहीं होने के लिए।

यह सच है कि "कैटलॉगिंग" एनपी संपूर्ण समस्याओं का एक प्रमुख पहलू है जो अभी भी जारी है। हालांकि, एनपी पूर्ण समस्याओं (सैट, क्लिक डिटेक्शन, आदि) पर बड़े पैमाने पर "महीन-दाने वाला" शोध जारी है। (वास्तव में एक बहुत ही समान घटना घटित होती है जो असाध्य समस्या है: एक बार अनिर्दिष्ट सिद्ध होने पर, जैसे कि उन्हें आगे की पूछताछ के लिए "नो मैन्स लैंड" कहा जाता है।)

इसलिए सभी एनपी संपूर्ण समस्याएं वर्तमान सिद्धांत के बराबर सिद्ध होती हैं और यह कभी-कभी हड़ताली अनुमानों जैसे कि बर्मन-हार्टमैनिस आइसोमॉर्फिज्म अनुमान में दिखाई देती हैं। शोधकर्ताओं को उम्मीद है कि यह किसी दिन बदल जाएगा।

यह प्रश्न soft-questionअच्छे कारण के साथ लेबल किया गया है। आप गंभीर वैज्ञानिकों को उनके पत्रों में उपमाओं पर चर्चा करते हुए ज्यादा नहीं पाएंगे, जो कि गणितीय सटीकता / कठोरता (और इस समूह के लिए संचार दिशानिर्देशों में जोर देने के बजाय) पर ध्यान केंद्रित करने के बजाय लोकप्रिय विज्ञान में भाग लेते हैं । फिर भी बाहरी लोगों / आम लोगों के साथ शिक्षित और संवाद करने के लिए यहाँ कुछ मूल्य है।

अवधारणाओं के लिए "अनुसंधान लीड" के साथ-साथ आम लोगों के लिए यहां कुछ "काउंटर-एनालॉग्स" हैं। यह एक लंबी सूची में बनाया जा सकता है।

  • प्रश्न में प्रदेशों की उपमा है। लेकिन यह जटिलता सिद्धांत के प्रमुख क्षेत्रों के बारे में अधिक समझ में आता है, जिनमें टेरा इन्ग्नोगिता के रूप में ज्ञात वर्ग शामिल हैं । दूसरे शब्दों में, P प्रतिच्छेदन NP का एक क्षेत्र है। P और NP दोनों ही काफी अच्छी तरह से समझे जाते हैं लेकिन यह ज्ञात नहीं है कि यह क्षेत्र P hard NP-hard (P intersect NP-hard) खाली है या नहीं।

  • आरोनसन ने हाल ही में दो अलग-अलग प्रकार की मेंढक प्रजातियों के रूपक दिए हैं जो कभी भी पी / एनपी के लिए मिश्रण नहीं करते हैं। उन्होंने दोनों के बीच "अदृश्य विद्युत बाड़" का भी उल्लेख किया।

  • कण भौतिकी मानक मॉडल का अध्ययन करता है। भौतिकी कणों की संरचना का अध्ययन करती है जैसे जटिलता सिद्धांत जटिलता वर्गों की संरचना का अध्ययन करता है। भौतिक विज्ञान में कुछ अनिश्चितता है कि कैसे कुछ कण दूसरों ("सीमाओं की स्थापना") को जटिलता सिद्धांत के रूप में जन्म देते हैं।

  • "जटिलता चिड़ियाघर" , इसके बहुत सारे विदेशी जानवरों की तरह जिनमें विभिन्न क्षमताएं हैं, कुछ छोटे / कमजोर और कुछ बड़े / शक्तिशाली।

  • विभिन्न वर्गों के बीच प्रमुख "संक्रमण बिंदु" (आश्चर्यजनक रूप से भौतिक पदार्थ चरण संक्रमणों के लिए आश्चर्यजनक रूप से काफी गहराई से अनुरूप) के साथ समय / अंतरिक्ष पदानुक्रम प्रमेयों में देखा गया जटिलता कक्षाएं एक चिकनी समय / अंतरिक्ष सातत्य की तरह हैं।

  • ट्यूरिंग मशीन एक मशीन है जिसमें "मूविंग पार्ट्स" होते हैं और मशीनें काम करती हैं जो ऊर्जा माप के बराबर होती हैं, और उनके पास समय / स्थान माप होता है। इसलिए जटिलता वर्गों को ब्लैक बॉक्स इनपुट-आउटपुट परिवर्तनों से जुड़ी "ऊर्जा" के रूप में देखा जा सकता है ।

  • गणित के इतिहास से कई संभावित एनालॉग्स हैं, यानी सर्कल को स्क्वेर करने की समस्या, क्विंटिक समीकरण को बीजगणितीय समाधान ढूंढना आदि।

  • इम्पैग्लिआज़ो की दुनिया

  • Fortnows नई पुस्तक में खनन के लिए बहुत लोकप्रिय विज्ञान सादृश्य है।

  • एन्क्रिप्शन / डिक्रिप्शन: WWII के दौरान प्रसिद्ध रूप से काम करने वाले ट्यूरिंग और जटिलता वर्गों में अंतर के बारे में साबित करने वाले बहुत सारे प्रमेय डिक्रिप्शन समस्याओं के अनुरूप लग सकते हैं। यह प्राकृतिक सबूत जैसे कागजात के साथ और अधिक ठोस बनाया गया है जहां जटिलता वर्ग अलगाव सीधे "ब्रेकिंग" छद्म यादृच्छिक संख्या जनरेटर से संबंधित है।

  • संपीड़न / अपघटन: विभिन्न जटिलता वर्ग डेटा संपीड़न के विभिन्न मात्राओं के लिए अनुमति / प्रतिनिधित्व करते हैं। उदाहरण के लिए मान लीजिए कि पी / पॉली में एनपी है। इसका मतलब यह होगा कि "छोटी" इकाइयाँ हैं (अर्थात् सर्किट) जो "एनकोड" कर सकती हैं "बड़ी" एनपी पूरी समस्याएँ, यानी बड़ी (डेटा) संरचनाएँ छोटे (डेटा) संरचनाओं में कुशलता से "संकुचित" हो सकती हैं।

  • चिड़ियाघर / पशु उपमा के साथ, जटिलता सिद्धांत के लिए एक मजबूत ब्लाइंड मैन और हाथी पहलू है। फ़ील्ड अभी भी स्पष्ट रूप से / संभवतः एक बहुत लंबे चाप के अपने पहले चरणों में है (यह कई अन्य गणित क्षेत्रों के सदियों से या यहां तक ​​कि सहस्राब्दियों तक फैला हुआ नहीं है या अशिक्षित नहीं है) और बहुत ज्ञान को आंशिक, निराशाजनक और खंडित।

इसलिए संक्षेप में सवाल "कटौती से जुड़े आशावाद" के बारे में पूछता है। वैज्ञानिक आमतौर पर भावनाओं से बचते हैं या अपनी विशुद्ध तार्किक खोज में कई बार उन पर हंसते भी हैं। क्षेत्र में दीर्घकालिक निराशावाद और सतर्क आशावाद दोनों का संतुलन है और जबकि अनौपचारिकता के लिए कुछ जगह है, सभी गंभीर शोधकर्ताओं को नौकरी विवरण के भाग के रूप में अपने पेशेवर दृष्टिकोण में निष्पक्षता की दिशा में प्रयास करना चाहिए। समझदारी से छोटी जीत और वेतन वृद्धि पर ध्यान केंद्रित किया जाता है और इसे "दूर" नहीं किया जाता है।


1
धन्यवाद, यह एक शानदार प्रतिक्रिया है। क्या कुपरबर्ग द्वारा एक शानदार चित्र!
18MB पर GMB

हाँ। उम्मीद है कि यह और अधिक स्पष्ट कर देना चाहिए कि कटौती एक "मास्टर वर्गीकरण प्रणाली" के भीतर (पहले अज्ञात) समस्याओं को असाइन करने के लिए एक तंत्र है, कुछ हद तक जीव विज्ञान में फेलियम / प्रजाति आदि। यह आम तौर पर आगे के अध्ययन को रोकने के बजाय समर्थन करता है। आरेख में भी, कम्प्यूटेशनल कठोरता की निरंतरता "निचले / आसान" से नीचे की ओर "शीर्ष" पर होती है। उल्लेखनीय बात यह है कि असतत और वर्ग पदानुक्रम के निरंतर पहलुओं के विपरीत / द्विभाजन है। इसके अलावा, पी / एनपी जैसे प्रमुख / प्रमुख वर्ग उनसे संबंधित कई अन्य वर्गों के साथ "हब्स" की तरह काम करते हैं।
vzn
हमारी साइट का प्रयोग करके, आप स्वीकार करते हैं कि आपने हमारी Cookie Policy और निजता नीति को पढ़ और समझा लिया है।
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.