A language is said to be in catalytic logspace if we can test membership using a deterministic logspace machine that has an additional read/write tape filled with arbitrary data whose contents have to be restored to their original value at the end of the computation. The model of catalytic computation was introduced by Buhrman et al [STOC2014]. As our first result, we obtain a catalytic logspace algorithm for computing a minimum weight witness to a search problem, with small weights, provided the algorithm is given oracle access for the corresponding weighted decision problem. In particular, our reduction yields CL algorithms for the search versions of the following three problems: planar perfect matching, planar exact perfect matching and weighted arborescences in weighted digraphs. Our second set of results concern the significantly larger class CL^{NP}_{2-round}. We show that CL^{NP}_{2-round} contains SearchSAT and the complexity classes BPP, MA and ZPP^{NP[1]}. While SearchSAT is shown to be in CL^{NP}_{2-round} using the isolation lemma, the other three containments, while based on the compress-or-random technique, use the Nisan-Wigderson [JCSS 1994] based pseudo-random generator. These containments show that CL^{NP}_{2-round} resembles ZPP^NP more than P^{NP}, providing some weak evidence that CL is more like ZPP than P. For our third set of results we turn to isolation well inside catalytic classes. We consider the unambiguous catalytic class CUTISP[poly(n),logn,log^2n] and show that it contains reachability and therefore NL. This is a catalytic version of the result of van Melkebeek & Prakriya [SIAM J. Comput. 2019]. Building on their result, we also show a tradeoff between workspace and catalytic space. Finally, we extend these catalytic upper bounds to LogCFL.


翻译:若存在一台确定性对数空间图灵机,配备一个额外读写带(初始填充任意数据且计算结束时必须恢复原内容)可判定语言成员资格,则该语言属于催化对数空间。催化计算模型由Buhrman等人[STOC2014]提出。作为第一项成果,我们获得了计算搜索问题最小权重见证(权重较小)的催化对数空间算法,前提是该算法能通过预言机访问对应的加权判定问题。特别地,我们的归约产生了以下三个问题搜索版本的CL算法:平面完美匹配、平面精确完美匹配以及加权有向图中加权树形图。第二组结果关注显著更大的类CL^{NP}_{2-round}。我们证明CL^{NP}_{2-round}包含SearchSAT以及复杂度类BPP、MA和ZPP^{NP[1]}。虽然SearchSAT通过隔离引理被证明属于CL^{NP}_{2-round},但另外三个包含关系基于压缩或随机技术,使用了Nisan-Wigderson[JCSS 1994]提出的伪随机生成器。这些包含关系表明CL^{NP}_{2-round}更接近ZPP^NP而非P^{NP},为“CL更类似ZPP而非P”提供了弱证据。第三组结果关注催化类内部的隔离问题。我们考虑明确催化类CUTISP[poly(n),logn,log^2n]并证明其包含可达性问题(故包含NL)。这是van Melkebeek & Prakriya[SIAM J. Comput. 2019]结果的催化版本。基于他们的成果,我们还展示了工作空间与催化空间的权衡关系。最后,我们将这些催化上界推广至LogCFL。

0
下载
关闭预览

相关内容

【ICML2025】生成模型中潜空间的Hessian几何结构
专知会员服务
17+阅读 · 6月15日
 DiffRec: 扩散推荐模型(SIGIR'23)
专知会员服务
48+阅读 · 2023年4月16日
《用于代码弱点识别的 LLVM 中间表示》CMU
专知会员服务
14+阅读 · 2022年12月12日
【CVPR2021】跨模态检索的概率嵌入
专知
17+阅读 · 2021年3月2日
【NeurIPS2019】图变换网络:Graph Transformer Network
NAACL 2019 | 一种考虑缓和KL消失的简单VAE训练方法
PaperWeekly
20+阅读 · 2019年4月24日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2016年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 12月16日
Arxiv
0+阅读 · 12月7日
Arxiv
0+阅读 · 11月16日
VIP会员
相关VIP内容
【ICML2025】生成模型中潜空间的Hessian几何结构
专知会员服务
17+阅读 · 6月15日
 DiffRec: 扩散推荐模型(SIGIR'23)
专知会员服务
48+阅读 · 2023年4月16日
《用于代码弱点识别的 LLVM 中间表示》CMU
专知会员服务
14+阅读 · 2022年12月12日
相关基金
国家自然科学基金
1+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2016年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员