将P对NP降低为SAT


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以下问题使用了密码学应用于复杂性理论的思想。就是说,这是一个纯粹的复杂性理论问题,不需要任何加密知识即可回答。

我特意非正式地写了这个问题。缺少细节,可能说得有些不对。请随时指出您的答案中的更正。


在以下论文中:
不可篡改的密码术,Danny Dolev,Cynthia Dwork和Moni Naor,SIAM Rev. 45,727(2003),DOI:10.1137 / S0036144503429856
作者写道:

假设研究者A已获得P≠NP的证明,并希望将此事实告知B教授。为了保护自己,A以零知识的方式证明了她对B的主张...

存在几个标准的NP完全问题,例如可满足性(SAT),图汉密尔顿性和图3色性(G3C),这些问题存在零知识证明。证明任何NP定理的标准方法是首先将其简化为上述NP完全问题的一个实例,然后进行零知识证明。

这个问题与这种减少有关。假定以下列任何一种方式结算P对NP

  • P = NP
  • P≠NP
  • P vs. NP独立于标准公理集理论。

令σ表示证明。然后,P vs. NP是用NP语言编写的(因为有简短的证明)。从定理(例如P≠NP)到NP完全问题(例如SAT)的约简与σ无关。那是:

There exists a formula ϕ which is satisfiable if and only if P ≠ NP.

这是我无法想象的!看来,即使给了证明σ,也不太可能构造这样的公式ϕ。

有人能对此有所启示吗?

另外,令L为P与NP所处的NP语言。该语言由任意大小的无穷多个定理组成,例如P vs. NP

L的候选人是什么?
L可以是NP完全的吗?


我没有得到这一部分:“让σ表示证明。然后,P与NP在NP中(因为存在一个简短的证明)。从定理(例如,P≠NP)到NP -完全问题(例如SAT)与σ无关。也就是说:存在一个公式ϕ,当且仅当P≠NP时才可满足。” 您能再解释一下吗?对我来说,“ P vs NP在NP中”对我来说没有任何意义,即使您将其更改为“对于P \ neq NP,理论T中是否存在最多n个长度的证明”。要么有一个最小的n,要么有一个问题大小的证明,要么没有这样的证明。
卡夫

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φnφTφ

φPNPT

@Kaveh:添加了说明。
MS Dousti

一些有趣的想法,但是说“证明在NP中”或“存在简短证明”是没有意义的。也就是说,可能有一些方法可以使这些并行,但是必须对其进行更正式的定义。与这些想法最接近的似乎是razborov / rudich自然证明框架。
vzn13年

Answers:


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将测试数学语句(例如,P与NP的分辨率)视为“是否可满足公式...”形式的问题的方法如下:

修复一些公理系统。给定一个长度为n的字符串,该字符串是否可以作为公理系统中数学语句的证明,可以用一种简单的方式定义:字符串应该由命题组成。每个命题应该是一个公理,或者应该遵循先前的命题并遵循一个推理规则。

定义验证所有这些的布尔公式不是问题。您只需要知道证明的长度n!


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P与NP在NP中(因为有简短的证明)

这对我来说没有多大意义。对于具有任意大实例的决策问题,NP是复杂性类别,而P vs. NP没有此类实例。根据您稍后的说法:

令L为P对NP所在的NP语言。

相反,您可能意味着P vs. NP是NP问题的一个实例;但是当然是!它也是无限个P,DTIME(n)等问题的实例。特别是,这里有两个D的DTIME(1)候选者,恰好其中一个是正确的:always return true; 或总是返回false


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请再次阅读问题开头的旁注。我非正式地提出了这一点,这导致了您的困惑。要形式化,必须考虑“ P vs. NP”定理的一般化。对于无限多的n,泛化假定长度为n的一个定理。定理产生了一种语言L,它不可能在DTIME(1)中确定。
MS Dousti

那么,“ P vs. NP”的简短证明/否定只是“广义P vs. NP”的一个实例(也许很简单?),并不能肯定GPvNP在NP中。
阿列克谢·罗曼诺夫

不赞成投票:我理解反对第一个引用语句的措词的异议,因为NP的成员是集合,而“ P vs. NP”不是集合。但是,第二个反对意见是,任何“ NP问题”都是一个决策问题,可以始终合理地表述为决定字符串是否为某种语言的决策问题。我对他的L的定义没有发现任何错误。此外,对琐碎,始终为真或始终为假的DTIME(1)语言的吸引力忽略了这一点:如果我们已经知道所有正确的语句,则大概可以建立一个外观-图灵机访问恒定时间的上表。
Daniel Apon 2010年

[继续]但是,假设L是一种适当的语言(即,无限集),那么您假设要访问的表是一个无限大的“真实语句”表,这似乎违反了所有规则。或更重要的一点是:为什么您对DTIME(1)的论点不能推广到任何语言,而不仅仅是我们现在正在考虑的奇怪语言?
Daniel Apon 2010年

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LDTIME(1)
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