Кіріспе

Күрделілік класы
Есептеу күрделілігі теориясында TFNP күрделілік класы – бұл толық функциялы проблемалардың класы, оларды детерминистік емес полиномиал уақытында шешуге болады. Яғни, бұл функциялық проблемалардың жауабы бар екеніне кепілдік беріледі және бұл жауап полиномиал уақытында тексеріледі, немесе эквивалентті түрде, бұл FNP-нің шешімі бар екеніне кепілдік берілген ішкі жиыны болып табылады. TFNP аббревиатурасы "Толық функциялық детерминистік емес полином" дегенді білдіреді. TFNP-де компьютерлік ғалымдарды қызықтыратын көптеген табиғи проблемалар бар. Осы проблемалардың ішінде бүтін сандарды жіктеу, ойынның Нэш тепе-теңдігін табу және жергілікті экстремумдарды іздеу кіреді. TFNP-де есептеу жағынан шешілмейтін проблемалар бар деген кең пікір бар, және мұндай кейбір проблемалар криптографиялық болжамдарға сүйене отырып қиын екені көрсетілген. Дегенмен, TFNP проблемаларының шартсыз шешілмейтіндігін көрсететін немесе NP-нің қиындығын көрсететін нәтижелер жоқ. TFNP-де толық проблемалардың жоқ деп саналады.

Ресми анықтама

TFNP класы ресми түрде былай анықталады. Екілік қатынас P(x, y) TFNP класына жатады, егер және тек қана егер x және y берілген жағдайда, P(x, y) орындалатынын анықтайтын полиномдық уақыттағы детерминистік алгоритм болса, және әрбір x үшін, P(x, y) орындалатын, x-тен полиномдық дәрежеде ғана ұзын y болса. Оны алғаш рет 1989 жылы Мегиддо және Пападимитриу анықтады, бірақ TFNP проблемалары мен TFNP-нің кіші кластары одан бұрын анықталып, зерттелген.

Кәккүріштік принцип проблемасы

Кіріс: n+1 нысаннан n нысанға полиномдық түрде есептелетін f функциясы. Сұрақ: f(a) = f(b) болатын a және b екі нысанын табыңыз. x функция болсын, ал y оның анықталу облысындағы екі нысаннан тұратын жұп болсын. P(x, y) екілік қатынасы "y жұбындағы екі нысанның x функциясы бойынша бейнелері тең" дегенді білдіреді, және функция полиномдық түрде есептелетіндіктен, бұл қатынас полиномдық түрде шешіледі. Бұған қоса, кез келген функция үшін мұндай жұп y міндетті түрде болуы керек, себебі бұл қанағаттандырылмағандық принципімен байланысты.

F ((NP coNP)

Күрделілік класын екі әртүрлі жолмен анықтауға болады, және осы жолдардың эквивалентті екені белгісіз. Бір жолы F машина моделіне қолданылады. Бұл анықтама бойынша TFNP-мен сәйкес екені мәлім.

PPAD

PPAD (Polynomial time Parity Argument, Directed) – бұл PPA-ның шешімдері бағытталған қол ұстасу леммасының нұсқасымен кепілдендірілген проблемаларға шектеу. Ол көбінесе сызықтың соңына полиномиалдық уақытта келтірілетін проблемалар жиынтығы ретінде анықталады: n кіріс және шығыс биттері бар S және P схемалары берілген, мұнда 1=S(0) ≠ 0 және 1=P(0) = 0, x-ті 1=P(S(x)) ≠ x немесе 1=x ≠ 0 және 1=S(P(x)) ≠ x болатындай табыңыз. PPAD, PPA және PPP қиылысында орналасады және CLS-ті қамтиды. Мұндағы анықтамада S схемасы сызықтың әрбір нүктесін оның ізбасарына немесе нүкте тұнба болса, өзіне жібереді. Сол сияқты P схемасы әрбір нүктені оның алдынбасарына немесе нүкте көз болса, өзіне жібереді. Барлық сызықтардан тыс нүктелер P және S схемалары бойынша өзгермейтін болып анықталады (яғни, кез келген оқшауланған нүктелер графиктен алынып тасталады). Одан кейін 1=P(S(x)) ≠ x шарты сызықтың соңы, яғни S(x) = S(y) басқа y нүктесі үшін анықтайды; ал 1=S(P(x)) ≠ x шарты сызықтың басын анықтайды (біз 0 көз деп есептейміз, сондықтан бұл жағдайда шешім нөлден өзге болуы керек).

CLS

Үздіксіз жергілікті іздеу (CLS) – үздіксіз домендегі үздіксіз функцияның жергілікті оптималдық нүктесін табу процесін модельдеуге арналған іздеу мәселелерінің класы. Ол үздіксіз жергілікті нүкте мәселесіне полиномиялық уақытта келтірілетін мәселелер класы ретінде анықталады: екі Липшиц үздіксіз функциясы S және C, сондай-ақ ε және λ параметрлері берілген жағдайда, C-ға қатысты S-тің ε шамасындағы тұрақты нүктесін табу немесе C немесе S-тің λ үздіксіздігін бұзатын екі нүктені анықтау керек. Бұл класты алғаш рет 2011 жылы Даскалакис және Пападимитрио анықтаған. Ол PPAD және PLS қиылысында орналасқан, ал 2020 жылы бұл қиын деп саналатын көптеген қызықты мәселелерді қамтитын салыстырмалы түрде қарапайым оптимизациялық мәселелер класы ретінде жасалғандығы дәлелденді. CLS үшін толық мәселелердің мысалдары: ε KKT нүктесін табу, ε Банах тұрақты нүктесін табу және Meta Metric Contraction мәселесі.

EOPL және UEOPL

EOPL және UEOPL (ол "потенциалдық желінің соңы" және "потенциалдық желінің бірегей соңы" дегенді білдіреді) 2020 жылы енгізілді. UEOPL-дің толыққанды мәселелері – потенциалдық желінің бірегей соңы, оның кейбір түрлері шығындары дәл 1-ге артатын немесе P тізбегі жоқ мысалдары, сондай-ақ бір өрнекті дискретті қысқарту. EOPL, UEOPL-дегі мәселелер сияқты іздеу мәселелерін қамтиды, бірақ бірнеше желілерге рұқсат етіледі және кез келген желінің соңы ізделеді. Қазіргі таңдағыда EOPL-де болғанымен, UEOPL-де жоқ мәселелер белгілі емес. EOPL – CLS класының кіші класы, олардың тең немесе тең емес екендігі әлі белгісіз. UEOPL EOPL-дің ішінде қарапайым түрде орналасқан.

FP

FP (complexity) ("Функциялы полином" дегенді білдіреді) – детерминистік полиномдық уақытта шешілетін функциялық есептер класы. Бұл енгізу қатаң екені болжанады. Бұл класс есептеу тұрғысынан шешілетін (көмекші құралдарсыз) функциялық есептер класын көрсетеді. Егер TFNP = FP болса, онда 1 = P = NP ∩ coNP, бұл 1 = TFNP = F(NP ∩ coNP) деген фактіге сәйкес келуі керек. Дегенмен, жалпы алғанда TFNP ≠ FP деп болжанады.