गणना के सिद्धांत में एक प्राकृतिक समस्या क्या है?


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पी बनाम एनपी समस्या पर स्टीफन कुक के पेपर में, [1] उन्होंने कहा कि निम्नलिखित [२]:

व्यवहार्यता थीसिस: एक प्राकृतिक समस्या में एक संभव एल्गोरिथ्म है यदि इसमें एक बहुपद-समय एल्गोरिथ्म है।

मेरा सवाल है, वास्तव में वह क्या करता है (या सामान्य तौर पर, एक प्राकृतिक समस्या से) क्या मतलब है ? समस्याओं के स्वाभाविक होने के बारे में बात करना काफी सामान्य लगता है, लेकिन मुझे अभी तक एक परिभाषा नहीं मिल पाई है। मुझे कुछ याद आ रहा है। यहाँ कुछ संभावित उत्तर दिए गए हैं जिनके बारे में मैं सोच रहा हूँ:

पहला संभावित उत्तर

कुक अपने पेपर में कहते हैं कि "प्राकृतिक" को समझाया जाना चाहिए। वे कहते हैं, "आम तौर पर हम के रूप में इस तरह के रेखांकन के सेट के रूप में, प्राकृतिक जीनस की सतह पर एम्बेड एक पैरामीटर के साथ एक वर्ग पर विचार नहीं करते कश्मीर , कश्मीर > 1 है।" [3] अब, सबसे पहले, यह क्या कहने लगता " प्राकृतिक "यह क्या है के बजाय नहीं है; लेकिन अगर हर समस्या या तो प्राकृतिक है या नहीं और यह पूरी तरह से सभी समस्याओं का वर्णन करता है जो प्राकृतिक नहीं हैं, तो यह प्राकृतिक को परिभाषित करने के लिए पर्याप्त होगा। (लेकिन क्वालीफायर "सामान्य रूप से" बताता है कि यह उन समस्याओं का पर्याप्त और आवश्यक विवरण नहीं है जो प्राकृतिक नहीं हैं।)

मुझे लगता है कि "पैरामीटर के साथ कक्षाएं" तय-पैरामीटर ट्रैफ़िकबिलिटी का जिक्र है, जिसके द्वारा हम समस्याओं का मतलब है कि संभव इनपुट प्रतिबंधित हैं जैसे कि व्यवहार्यता मजबूर है। तो हम एक बहुपद-समय एल्गोरिथ्म के साथ नैकपैक समस्या को हल कर सकते हैं यदि हम वजन को ठीक करते हैं तो दस्ता ले जा सकता है (लेकिन सामान्य तौर पर बहुपद-काल में कोई समाधान नहीं होता है)। इस के साथ, मैं इसे "प्राकृतिक" होने का मतलब लेता हूं कि समस्या प्रतिबंधित नहीं है ("कृत्रिम रूप से प्रतिबंधित") एक तरह से एक बहुपद-समय एल्गोरिथ्म को एक समस्या से बाहर निकालने के लिए मजबूर करता है जो बहुपद समय में हल करने योग्य नहीं है।

इसका कारण यह नहीं है कि कुक की "प्राकृतिक" की धारणा को समझने का यह सही तरीका है कि मैं पूरी तरह से निश्चित नहीं हूँ कि योग्यता "प्राकृतिक" यहाँ क्या कर रही है। यदि आप "प्राकृतिक," छोड़ते हैं, तो आपको "एक समस्या एक संभव एल्गोरिथ्म है अगर यह एक बहुपद-समय एल्गोरिथ्म है।" लेकिन यह पूरी तरह से उचित लगता है: नैकपैक समस्या में एक संभव एल्गोरिथ्म नहीं है, क्योंकि इसमें बहुपद-काल एल्गोरिथ्म नहीं है; knapsack-with-fixed-paramater-trackability में एक व्यवहार्य एल्गोरिथ्म है क्योंकि इसमें एक बहुपद-काल एल्गोरिथ्म है। दोनों खाते इस धारणा के अनुरूप प्रतीत होते हैं कि एक व्यवहार्य एल्गोरिथ्म के साथ क्या समस्या है।

मुझे लगता है कि यह कुक का मतलब समझने के लिए सबसे अच्छा मार्गदर्शक हो सकता है, क्योंकि कुक वास्तव में चारों ओर घूमता है और इसे परिभाषित करता है। मैं यह भी लेता हूं कि इस StackExchange प्रश्न द्वारा प्राकृतिक की धारणा को पकड़ लिया गया है। [५]

लेकिन एक और है।

दूसरा संभावित उत्तर

विलियम गेज़रच ने अपने पेपर "क्लासिफाइडिंग प्रॉब्लम्स इन कॉम्प्लेक्सिटी क्लासेस" [6] में कहा है कि वे "एक शाब्दिक चर्चा करते हैं कि एक प्राकृतिक समस्या क्या है" [7]। कागज के करीब, [8] संवाद के रूप में एक आदान-प्रदान होता है, जहां एक वक्ता कहता है:

"क्या समस्या स्वाभाविक है? एक तरफ, मैंने पी में नहीं होने के एकमात्र उद्देश्य के लिए समस्या का निर्माण नहीं किया। इसलिए यह गूंगा गधा समस्या नहीं है। क्या यह स्वाभाविक होने के स्तर को बढ़ाता है?"

तो यह मुझे लगता है कि गैसार्च क्या कह रहा है कि अगर हमारे पास कोई समस्या है जो जानबूझकर नहीं बनाई गई है ताकि हम कह सकें कि यह पी में नहीं है, तो यह स्वाभाविक है। तो थोड़ी रचनात्मक व्याख्या के साथ, ऐसा लगता है कि Gasarch कुक के साथ कम से कम लगातार कुछ कह रहा है: एक तरफ, Gasarch का कहना है कि P में न होने वाले एकमात्र लक्ष्य के साथ निर्माण नहीं किया जाना समस्या को स्वाभाविक नहीं बनाता है; और दूसरी ओर कुक का कहना है कि समस्या स्वाभाविक है अगर उसके पास पैरामीटर नहीं हैं। लेकिन मात्र संगति एक परिभाषा नहीं देती है।

तीसरा संभव उत्तर

"अच्छी तरह से प्रस्तुत समस्या" के लिए विकिपीडिया प्रविष्टि पर, [9], एक अच्छी तरह से प्रस्तुत समस्या की जैक्स हैमार्ड की धारणा की परिभाषा प्रस्तुत की जाती है, फिर यह कहा जाता है कि एक अच्छी तरह से प्रस्तुत समस्या "प्राकृतिक समस्याओं" के रूप में मानी जा सकती है। उस में इन समस्याओं के द्वारा तैयार की गई शारीरिक प्रक्रियाएँ हैं। ” तो, एक समस्या स्वाभाविक है अगर और केवल अगर यह एक शारीरिक प्रक्रिया का मॉडल है?

विकिपीडिया के अनुसार, हैमर्ड की योग्यता (i) एक समाधान मौजूद है, (ii) समाधान अद्वितीय है, और (iii) प्रारंभिक स्थितियों के साथ समाधान का व्यवहार लगातार बदलता रहता है। यह अन्य दो परिभाषाओं से भिन्न प्रतीत होता है। मेरी समझ यह है कि "प्राकृतिक" का उपयोग बिल्कुल उसी तरह से नहीं किया जा रहा है (खासकर अगर हम इस व्याख्या से सहमत हैं कि एक समस्या प्राकृतिक है और केवल अगर यह एक शारीरिक प्रक्रिया का मॉडल है), लेकिन मैं इसे शामिल करना चाहता था क्योंकि मैं भाग गया था इस सवाल पर मेरे शोध में, और संपर्क के बिंदु हैं।

तो मेरा सवाल है: एक प्राकृतिक समस्या क्या है? क्या इनमें से कोई उत्तर या उनमें से कुछ संयोजन सही हैं? क्या कोई और जवाब है जो मुझे याद आ रहा है? धन्यवाद।

  1. क्ले गणित में ऑनलाइन पोस्ट किया गया "2006 में समस्या का विवरण;" शीर्षक: "द पी बनाम एनपी समस्या", http://www.claymath.org/sites/default/files/pvsnp.pdf
  2. पी। 3
  3. पी। 4
  4. https://en.wikipedia.org/wiki/Knapsack_problem#0.2F1_Knapsack_Problem
  5. P में सबसे कठिन ज्ञात प्राकृतिक समस्या है? मैं इसे लेता हूं कि एक प्राकृतिक समस्या इस विवरण का अनुसरण करती है लेकिन सबसे बड़ी होने के लिए कश्मीर को प्रतिबंधित नहीं करती है ।
  6. https://www.cs.umd.edu/~gasarch/papers/classcomp.pdf
  7. पी। 2।
  8. पी। 47-8, धारा 25
  9. https://en.wikipedia.org/wiki/Well-posed_problem

यह cstheory stackexchange पर मेरे पसंदीदा प्रश्नों में से एक है। मुझे लगता है कि वहाँ कई उचित जवाब हैं पसंद है। पहली नज़र में, आपके जवाब मेरे लिए उचित प्रतीत होते हैं। :)
माइकल वेहर

क्या हम अच्छी तरह से ज्ञात समस्याओं के कुछ उदाहरण दे सकते हैं जो प्राकृतिक हैं और कुछ ज्ञात समस्याओं के उदाहरण हैं जो प्राकृतिक नहीं हैं? इसके अलावा, क्या प्राकृतिक समस्याओं में कोई बंद गुण हैं?
माइकल वीहर

मुझे लगता है कि आपका पहला संभव जवाब एक उचित स्पष्टीकरण है कि कुक पैरामीटरकृत समस्याओं को प्राकृतिक क्यों नहीं मानते हैं। हालाँकि, मानकीकृत समस्याओं के बारे में उनकी टिप्पणी की परिभाषा नहीं है। वास्तव में, मैं usul से सहमत हूं कि कुक ने "प्राकृतिक" को परिभाषित करने की कोशिश नहीं की।
शाशो निकोलेव

जवाबों:


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स्पष्ट होने के लिए, यह औपचारिक होने के लिए नहीं है। यह एक प्रमेय नहीं है, यह दुनिया के बारे में एक अवलोकन है - यह ठीक है अगर "प्राकृतिक" यहाँ व्यक्तिपरक है। सादृश्य के लिए, अगर कोई कहता है "एकीकरण यांत्रिकी है जबकि एकीकरण कला है", वे आपको "यांत्रिकी" और "कला" को औपचारिक रूप देने के लिए आमंत्रित नहीं कर रहे हैं और बयान को साबित कर रहे हैं, वे एक सामान्य परिप्रेक्ष्य को व्यक्त करने की कोशिश कर रहे हैं। इसलिए आप यहाँ के पेड़ों के लिए जंगल को याद कर रहे हैं। [फुटनोट]

लेखक का क्या कहना है?

आइए आपके सुझाव का पालन करें और "प्राकृतिक" शब्द को छोड़ें:

व्यवहार्यता थीसिस (पहला ड्राफ्ट): एक समस्या में एक संभव एल्गोरिथ्म है यदि उसमें बहुपद-कालिक एल्गोरिथम है।

n1000n1000

इसलिए लेखक को लगता है कि थीसिस अभी भी उन समस्याओं के बारे में बहुत सटीक है, जिन्हें हम वास्तव में वास्तविक दुनिया में हल करना चाहते हैं और अन्य समस्याएं "स्वाभाविक रूप से" गैर-जटिलता-सिद्धांत जीवन के दौरान "स्वाभाविक रूप से" का सामना करती हैं। तो वह सोचता है, चलो उन समस्याओं को "प्राकृतिक" कहें और व्यवहार्यता थीसिस को संशोधित करें।

क्या है और स्वाभाविक नहीं है

निश्चित रूप से, आमतौर पर व्यवहार में आने वाली एक समस्या को स्वाभाविक माना जाएगा: सबसे छोटा रास्ता, छंटाई, दूरी को संपादित करना, रूट-फाइंडिंग, ट्रैवलिंग सेल्समैन, नैकपैक।

निश्चित रूप से, एक समस्या जिसे विशेष रूप से एक जटिलता परिणाम साबित करने के लिए सोचा और परिभाषित किया गया है, और विशिष्ट वर्ग का संदर्भ देता है, स्वाभाविक नहीं है। उदाहरण के लिए, "इस स्ट्रिंग को n समय में k राज्यों पर ट्यूरिंग मशीन द्वारा उत्पन्न किया जा सकता है"।

कुछ चीजें कम स्पष्ट हैं, जैसे शायद रैखिक प्रोग्रामिंग, लेकिन मैं इसके बारे में बहुत ज्यादा चिंता नहीं करूंगा। बहुत सारे एल्गोरिदम और जटिलता की समस्याओं का अध्ययन करें और देखें कि क्या आप सामान्य विचार से सहमत हैं, या यदि आपको ऐसे उदाहरण मिलते हैं जो आपको लगता है कि इसके विपरीत हैं।

(किसी भी मामले में मुझे लगता है कि "अच्छी तरह से पेश आ रही समस्या" मार्ग निश्चित रूप से गलत है, जैसा कि आपको संदेह है।)


[फुटनोट] मेरा मतलब यह नहीं है कि आप इसे औपचारिक रूप देने की कोशिश करने से हतोत्साहित करें, सिर्फ इस सोच से कि आप करने के लिए हैं।


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यह लगभग उबलता है कि क्या समस्या की परिभाषा परिपत्र हो सकती है:

  • एक कृत्रिम समस्या अपने वर्ग के मानदंडों को भरने के लिए बनाई गई है।

  • एक प्राकृतिक समस्या वर्ग के मानदंडों को भरने के लिए इसके निर्माण की विधि पर निर्भर नहीं करती है।

लडनेर के निर्माण को एनपी-मध्यवर्ती के रूप में जाना जाता है , बशर्ते एनपीआई मौजूद हो।

PNP

सावधानी: इस तरह के उम्मीदवार को साबित करने के लिए शुभकामनाएँ; यह एक सुलभ दृष्टिकोण की तरह लग सकता है लेकिन स्वाभाविक रूप से सबूत पर कुछ बाधाओं को विकसित किया है

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