是否减少了不会炸开解决方案长度的“门压板”游戏?


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本文提供了一个证明,即在带有门和压板的游戏中,用PSPACE很难确定(玩家的)化身是否可以到达给定位置。这可以通过从TQBF减少来证明,所得解决方案的长度以指数形式取决于公式中通用量词的数量。

从NPSPACE机器减少到这样一种游戏,其解决方案的长度与该机器的接受路径的长度在多项式上相关吗?


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较正式的定义为“带有门和压板的游戏”的简要草图[alas,本文未真正在某处给出]。广义游戏是一个无限的二维地图,可以表示为连接空间/区域的图(具有任意大小)。图的节点是空间/区域(等值,像元/隧道等),边是它们之间的门。压力板是包含在空间中的开关。开关控制门的打开。门以任意状态开始,可能有些打开,有些关闭。(等等)……但是,似乎作者只在考虑平面图。
vzn

此外,该问题似乎与通过图的解决方案的最小路径长度(以边数计)的长度是否与图/开关的大小呈多项式或指数关系,或者近似等于该问题。 ..这反过来似乎与路径中需要多少个循环或是否不需要循环密切相关……
vzn13年

Answers:


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也许您可以轻松地模拟LBA。想法如下:

  • 对于LBA磁带的每个单元,添加一个单元小工具 ,该小工具只能从底部进入,而只能从顶部离开。Gi

  • 该小工具具有一个模拟头部位置的入口门 (每一步仅打开一个C i);CiCi

  • 然后有两个位门 O i;如果单元格包含零,则Z i打开;如果单元格包含1,则O i打开;ZiOiZiOi

  • 两个钻头门都通向类似的控制结构,该结构由多个单向走廊构成;走廊对应于LBA的状态,和门的的个走廊被打开,当且仅当LBA的当前状态是q ;qiiqi

  • 根据LBA的(可能是不确定的)过渡表,(打开的)通道的遍历会更改LBA的当前状态和位门的配置,关闭门并打开C i + 1C i 1CiCi+1Ci1

下图显示了一个单元格小工具。

在此处输入图片说明

可以实现非确定性的选择,如下图所示,将控制结构中的通道分为两个或多个子走廊

在此处输入图片说明

注意:如果板只能打开/关闭单个门,则可以添加带有(长)单向走廊的辅助结构,该走廊可以(取消)激活每个单元的不同状态门。


如果门只能由一个板打开,而只能由一个板关闭,则可以使用跨接小工具(我可以描述),使走廊仅通向所需单元的入口(这将删除需要C1门),在Z1和O1上安装许多不同的门,每个门紧随其后都有一个封闭板,然后将q0,...,q4门实现为许多微型走廊,每个门有两个通过关闭这两个门之一的板和关闭另一个[像元值] qi上的一对打开的门中的一个板。

独立于我先前的评论中的建议,如果LBA是不确定的,则 单向走廊将需要子走廊,以指示非确定性选择。

?? LBA识别是否=(N)PSPACE?如果按照复杂性类别来回答,似乎会更有帮助。
vzn

@RickyDemer:好的,我添加了一个非确定性选择的示例。您是否使用Viglietta的元定理来证明某些游戏的复杂性?
Marzio De Biasi

我读了他的元定理,意识到这是他们没有解决的一件事。


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将视频游戏与计算复杂性联系起来的这种类型的研究很有趣,但它也很新,通常还不到十年。在这里,我将辩解说,当前的分析有时会漏掉一些细微之处(到目前为止,尚未看到/注意到被引用的论文或其他论文中指出的这一点),并且这肯定会阻碍回答上述问题。

为了证明与计算系统的关系,必须能够将计算系统映射到游戏上,反之亦然。例如,在上面引用的Viglietta论文中,就有一个概念,即压力板和门(即压力板控制门)可以是“类似”的QBF。这种类比肯定是可行的,因为他们已将其绘制出来。可以使用QBF解决带有压力板和门的游戏。

但是,这是微妙之处。在给定的游戏中,游戏的布局基本上是固定的。在视频游戏设计中,不同布局的概念称为“布局设计”,而不是所有游戏的“给定”。例如,在开创性的游戏《毁灭战士》中,关卡设计工具是开源的,即可供玩家使用。换句话说,任意关卡设计都可以视为游戏的一部分。但是在其他纸质游戏中,最初制作的视频游戏具有固定级别。论文有时没有明确考虑到这一点。

因此,有一个强有力的论点是,在大多数没有关卡设计或随机布局的游戏中,关卡是固定的,这对解决“游戏”的实际复杂性有很大影响。即,“游戏”到底是什么?是否包括随机布局和/或关卡设计可能性?关卡设计是计算映射的一部分吗?这些问题在当前的论文中有所掩盖。

采取相反的极端,人们可能会争辩说,所有真正的视频游戏实现都可以被FSM解决,因为它们具有有限的内存

为了有真实的计算映射,基本上必须将游戏概括

  • 任意大小的水平!这样就可以将其映射到具有任意/无限大小的“输入”磁带的TM。
  • 关卡设计,可以创建这些关卡。

在CA / Cellular Automata研究中出现了一个稍微相似的映射问题,该研究中存在关于在CA上使用无限周期性模式作为“起始模式”以证明TM等效性/完整性的想法。

因此,通常来说,直到您更好地阐明(即更正式地/数学地定义)“在带有门和压板的游戏中”的含义并且以某种方式,甚至是论文也没有严格定义(特别是)的方式,问题才得到严格定义关于关卡设计,无限大小关卡等的想法。但是请注意,使用这些功能定义的“游戏”已经以非常重要的方式从实际/真实的视频游戏中抽象出来了。

简而言之,我认为这是一个有趣/有价值的研究,尽管起步有些非正式,并且值得进一步发展,但是在某种程度上,如果要进一步发展,则其形式化必须更加严格,尤其是在基本定义上。它必须在实现抽象之间进行更严格/正式/透明的区分。


例如,这里有一篇关于《战舰》中NP完整的论文,但是它更好地/正式地陈述/描述了有限尺寸游戏的NP完整概括。Sevenster公司,第二次将战舰作为决策问题
vzn13年

推广/抽象问题的另一个微妙例子是15拼图几何的推广会影响其NP完整性。请注意,正方形与矩形网格会影响结果。
vzn

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尽管这是一个问题,但我认为您的说法被夸大了。考虑到存在诸如Fraenkel等人的FOCS 1978(关于棋盘格的复杂性),Hex上的Even和Tarjan JACM 1976,以及Robertson和Munro Util等论文。数学。1978年关于《即时疯狂》,您声称这是一个崭新的领域也被夸大了。
David Eppstein 2013年

显然,从TCS角度研究的游戏并不是新鲜事物,而是视频游戏 ,正如文字所指出的那样。
vzn

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麻将:1994年 扫雷:2000年俄罗斯方块:2002年做这些不算视频游戏,或者你用很长的十年
彼得·索尔
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