Multivariate multipoint evaluation is the problem of evaluating a multivariate polynomial, given as a coefficient vector, simultaneously at multiple evaluation points. In this work, we show that there exists a deterministic algorithm for multivariate multipoint evaluation over any finite field $\mathbb{F}$ that outputs the evaluations of an $m$-variate polynomial of degree less than $d$ in each variable at $N$ points in time \[ (d^m+N)^{1+o(1)}\cdot\poly(m,d,\log|\mathbb{F}|) \] for all $m\in\N$ and all sufficiently large $d\in\mathbb{N}$. A previous work of Kedlaya and Umans (FOCS 2008, SICOMP 2011) achieved the same time complexity when the number of variables $m$ is at most $d^{o(1)}$ and had left the problem of removing this condition as an open problem. A recent work of Bhargava, Ghosh, Kumar and Mohapatra (STOC 2022) answered this question when the underlying field is not \emph{too} large and has characteristic less than $d^{o(1)}$. In this work, we remove this constraint on the number of variables over all finite fields, thereby answering the question of Kedlaya and Umans over all finite fields. Our algorithm relies on a non-trivial combination of ideas from three seemingly different previously known algorithms for multivariate multipoint evaluation, namely the algorithms of Kedlaya and Umans, that of Bj\"orklund, Kaski and Williams (IPEC 2017, Algorithmica 2019), and that of Bhargava, Ghosh, Kumar and Mohapatra, together with a result of Bombieri and Vinogradov from analytic number theory about the distribution of primes in an arithmetic progression. We also present a second algorithm for multivariate multipoint evaluation that is completely elementary and in particular, avoids the use of the Bombieri--Vinogradov Theorem. However, it requires a mild assumption that the field size is bounded by an exponential-tower in $d$ of bounded \textit{height}.


翻译:多元多点评价是同时在多个评价点评价多变多式多式多式算法的难题。 在这项工作中, 我们显示在任何有限的字段 $\ mathb{F} 上存在一个多变多点评价的确定算法 。 在每一个变量中, 美元差度多度比美元少于美元, [( d\ m+N) 1+o(1)+cdot\poly (m, d, log_mathb{F} ) 多式算法 。 对于所有正变多式算法 $ 美元, 我们显示有一个确定性算法多点评价 。 之前的 Kedkia 和 Umans (FOCS, 2008, SICOMP, 2011) 得出相同时间的复杂度, 当变量数最多为$d ⁇ (1) 时, 使这个条件的解析数成为一个开放问题。 最近的一项评估是 Bhargava, Ghosh, 和 Mohapattra (ST) 3 的解算法 的字段中, 也就是 2022 直径 直径 直径 直径 直径 解一个问题 。

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该杂志包含了计算机科学和非数值计算的数学和形式方面的研究文章。主题包括分析和设计算法、数据结构、计算复杂性、计算代数、组合数学和图论计算几何、计算几何、计算机器人学、编程语言的数学方面、人工智能、计算学习、数据库、信息检索、密码学、网络、分布式计算、并行算法和计算机体系结构。官网链接:https://epubs.siam.org/journal/smjcat
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