An automata network is a graph of entities, each holding a state from a finite set and evolving according to a local update rule which depends only on its neighbors in the network's graph. It is freezing if there is an order on the states such that the state evolution of any node is non-decreasing in any orbit. They are commonly used to model epidemic propagation, diffusion phenomena like bootstrap percolation or cristal growth. Previous works have established that, under the hypothesis that the network graph is of bounded treewidth, many problems that can be captured by trace specifications at individual nodes admit efficient algorithms. In this paper we study the even more restricted case of a network of bounded pathwidth and show two hardness results that somehow illustrate the complexity of freezing dynamics under such a strong graph constraint. First, we show that the trace specification checking problem is NL-complete. Second, we show that deciding first order properties of the orbits augmented with a reachability predicate is NP-hard.


翻译:自动机网络是由实体构成的图结构,每个实体持有有限状态集中的一个状态,并根据仅依赖于其网络图中邻居的局部更新规则进行演化。若存在一种状态顺序,使得任意节点在任意轨道中的状态演化均为非递减的,则该网络被称为冻结的。此类网络常用于模拟流行病传播、扩散现象(如引导渗流或晶体生长)。先前的研究已证实,在网络图具有有界树宽度的假设下,许多可通过节点轨迹规约描述的问题存在高效算法。本文研究了网络具有有界路径宽度这一更为受限的情形,并给出了两个硬度结果,以揭示在此强图约束下冻结动力学所蕴含的复杂性。首先,我们证明轨迹规约检验问题是NL完全的。其次,我们证明在轨道上添加可达性谓词后,其一阶性质判定问题是NP难的。

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