计算机科学 > 计算复杂性
[提交于 2025年7月17日
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标题: 从NP难性得出的计算统计权衡
标题: Computational-Statistical Tradeoffs from NP-hardness
摘要: 计算机科学和统计学中的一个核心问题是,高效的算法是否能够达到统计问题的信息理论极限。 在平均情况假设下已经证明了许多计算-统计权衡,但由于统计问题本质上是平均情况的,因此将其建立在标准最坏情况假设上一直是一个挑战。 在PAC学习中,这种权衡首次被研究,问题在于计算效率是否会导致使用比信息理论所必需更多的样本。 我们基于$\mathsf{NP}$硬性获得以下结果: $\circ$在$\mathsf{NP}$需要指数时间的假设下,得到精确的计算统计权衡:对于每个多项式$p(n)$,存在一个$n$变量类$C$,其 VC 维为$1$,使得在时间高效学习$C$的样本复杂度为$\Theta(p(n))$。 $\circ$以学习的角度对$\mathsf{RP}$与$\mathsf{NP}$的特征进行描述:$\mathsf{RP} = \mathsf{NP}$当且仅当每个$\mathsf{NP}$可枚举类在多项式时间内可通过$O(\mathrm{VCdim}(C))$样本进行学习。 正向蕴含自 (Pitt 和 Valiant, 1988) 以来已为人所知;我们证明了反向蕴含。 值得注意的是,我们的所有下界都针对不正确的学习者成立。 这些是首次针对不正确学习多项式大小电路的子类的$\mathsf{NP}$难度结果,绕过了 Applebaum、Barak 和 Xiao (2008) 提出的形式障碍。
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