86 research outputs found
LIPIcs, Volume 251, ITCS 2023, Complete Volume
LIPIcs, Volume 251, ITCS 2023, Complete Volum
Recent Advances in Research on Island Phenomena
In natural languages, filler-gap dependencies can straddle across an unbounded distance. Since the 1960s, the term “island” has been used to describe syntactic structures from which extraction is impossible or impeded. While examples from English are ubiquitous, attested counterexamples in the Mainland Scandinavian languages have continuously been dismissed as illusory and alternative accounts for the underlying structure of such cases have been proposed. However, since such extractions are pervasive in spoken Mainland Scandinavian, these languages may not have been given the attention that they deserve in the syntax literature. In addition, recent research suggests that extraction from certain types of island structures in English might not be as unacceptable as previously assumed either. These findings break new empirical ground, question perceived knowledge, and may indeed have substantial ramifications for syntactic theory. This volume provides an overview of state-of-the-art research on island phenomena primarily in English and the Scandinavian languages, focusing on how languages compare to English, with the aim to shed new light on the nature of island constraints from different theoretical perspectives
A Polynomial-Time Deterministic Algorithm for An NP-Complete Problem
An NP-complete graph decision problem, the "Multi-stage graph Simple Path"
(abbr. MSP) problem, is introduced. The main contribution of this paper is a
poly-time algorithm named the ZH algorithm for the problem together with the
proof of its correctness, which implies NP=P. (1) A crucial structural property
is discovered, whereby all MSP instances are arranged into the sequence
,,,... ( essentially stands for a group of graphs
for all ). For each in the sequence, there is a graph
"mathematically homomorphic" to which keeps
completely accordant with on the existence of global solutions. This
naturally provides a chance of applying mathematical induction for the proof of
an algorithm. In previous attempts, algorithms used for making global decisions
were mostly guided by heuristics and intuition. Rather, the ZH algorithm is
dedicatedly designed to comply with the proposed proving framework of
mathematical induction. (2) Although the ZH algorithm deals with paths, it
always regards paths as a collection of edge sets. This is the key to the
avoidance of exponential complexity. (3) Any poly-time algorithm that seeks
global information can barely avoid the error caused by localized computation.
In the ZH algorithm, the proposed reachable-path edge-set and the
computed information for it carry all necessary contextual information, which
can be utilized to summarize the "history" and to detect the "future" for
searching global solutions. (4) The relation between local strategies and
global strategies is discovered and established, wherein preceding decisions
can pose constraints to subsequent decisions (and vice versa). This interplay
resembles the paradigm of dynamic programming, while much more convoluted.
Nevertheless, the computation is always strait forward and decreases
monotonically.Comment: 61 pages,14 figure
Towards a logical foundation of randomized computation
This dissertation investigates the relations between logic and TCS in the probabilistic setting. It is motivated by two main considerations. On the one hand, since their appearance in the 1960s-1970s, probabilistic models have become increasingly pervasive in several fast-growing areas of CS. On the other, the study and development of (deterministic) computational models has considerably benefitted from the mutual interchanges between logic and CS. Nevertheless, probabilistic computation was only marginally touched by such fruitful interactions. The goal of this thesis is precisely to (start) bring(ing) this gap, by developing logical systems corresponding to specific aspects of randomized computation and, therefore, by generalizing standard achievements to the probabilistic realm. To do so, our key ingredient is the introduction of new, measure-sensitive quantifiers associated with quantitative interpretations.
The dissertation is tripartite. In the first part, we focus on the relation between logic and counting complexity classes. We show that, due to our classical counting propositional logic, it is possible to generalize to counting classes, the standard results by Cook and Meyer and Stockmeyer linking propositional logic and the polynomial hierarchy. Indeed, we show that the validity problem for counting-quantified formulae captures the corresponding level in Wagner's hierarchy.
In the second part, we consider programming language theory. Type systems for randomized \lambda-calculi, also guaranteeing various forms of termination properties, were introduced in the last decades, but these are not "logically oriented" and no Curry-Howard correspondence is known for them. Following intuitions coming from counting logics, we define the first probabilistic version of the correspondence.
Finally, we consider the relationship between arithmetic and computation. We present a quantitative extension of the language of arithmetic able to formalize basic results from probability theory. This language is also our starting point to define randomized bounded theories and, so, to generalize canonical results by Buss
A Grammar of Yélî Dnye
This is a comprehensive description of a language spoken offshore from Papua New Guinea, remarkable for its phonological, morphological and syntactic complexity. As the sole surviving member of its language family, it provides unique evidence for the kind of languages spoken in this part of the world before the Austronesian expansion. The grammar provides detailed information on phoneme inventory, morphology, syntax and select semantic fields
Automated Reasoning
This volume, LNAI 13385, constitutes the refereed proceedings of the 11th International Joint Conference on Automated Reasoning, IJCAR 2022, held in Haifa, Israel, in August 2022. The 32 full research papers and 9 short papers presented together with two invited talks were carefully reviewed and selected from 85 submissions. The papers focus on the following topics: Satisfiability, SMT Solving,Arithmetic; Calculi and Orderings; Knowledge Representation and Jutsification; Choices, Invariance, Substitutions and Formalization; Modal Logics; Proofs System and Proofs Search; Evolution, Termination and Decision Prolems. This is an open access book
Sublinear-Time Cellular Automata and Connections to Complexity Theory
Im Gebiet des verteilten Rechnens werden Modelle untersucht, in denen sich mehrere Berechnungseinheiten koordinieren, um zusammen ein gemeinsames Ziel zu erreichen, wobei sie aber nur über begrenzte Ressourcen verfügen — sei diese Zeit-, Platz- oder Kommunikationskapazitäten. Das Hauptuntersuchungsobjekt dieser Dissertation ist das wohl einfachste solche Modell überhaupt: (eindimensionale) Zellularautomaten. Unser Ziel ist es, einen besseren Überblick über die Fähigkeiten und Einschränkungen des Modells und ihrer Varianten zu erlangen in dem Fall, dass die gesamte Bearbeitungszeit deutlich kleiner als die Größe der Eingabe ist (d. h. Sublinear-Zeit). Wir führen unsere Analyse von dem Standpunkt der Komplexitätstheorie und stellen dabei auch Bezüge zwischen Zellularautomaten und anderen Gebieten wie verteiltes Rechnen und Streaming-Algorithmen her.
Sublinear-Zeit Zellularautomaten. Ein Zellularautomat (ZA) besteht aus identischen Zellen, die entlang einer Linie aneinandergereiht sind. Jede Zelle ist im Wesentlichen eine sehr primitive Berechnungseinheit (nämlich ein deterministischer endlicher Automat), die mit deren beiden Nachbarn interagieren kann. Die Berechnung entsteht durch die Aktualisierung der Zustände der Zellen gemäß derselben Zustandsüberführungsfunktion, die gleichzeitig überall im Automaten angewendet wird. Die von uns betrachteten Varianten sind unter anderem schrumpfende ZAs, die (gewissermaßen) dynamisch rekonfigurierbar sind, sowie eine probabilistische Variante, in der jede Zelle mit Zugriff auf eine faire Münze ausgestattet ist. Trotz überragendem Interesse an Linear- und Real-Zeit-ZAs scheint der Fall von Sublinear-Zeit im Großen und Ganzen von der wissenschaftlichen Gemeinschaft vernachlässigt worden zu sein. Wir arbeiten die überschaubare Anzahl an Vorarbeiten zu dem Thema auf, die vorhanden ist, und entwickeln die daraus stammenden Techniken weiter, sodass deren Spektrum an Anwendungsmöglichkeiten wesentlich breiter wird. Durch diese Bemühungen entsteht unter anderem ein Zeithierarchiesatz für das deterministische Modell. Außerdem übertragen wir Techniken zum Beweis unterer Schranken aus der Komplexitätstheorie auf das Modell der schrumpfenden ZAs und entwickeln neue Techniken, die auf probabilistische Sublinear-Zeit-ZAs zugeschnitten sind.
Ein Bezug zu Härte-Magnifizierung. Ein Bezug zu Komplexitätstheorie, die wir im Laufe unserer Untersuchungen herstellen, ist ein Satz über Härte-Magnifizierung (engl. hardness magnification) für schrumpfende ZAs. Hier bezieht sich Härte-Magnifizierung auf eine Reihe neuerer Arbeiten, die bezeugen, dass selbst geringfügig nicht-triviale untere Schranken sehr beeindruckende Konsequenzen in der Komplexitätstheorie haben können. Unser Satz ist eine Abwandlung eines neuen Ergebnisses von McKay, Murray und Williams (STOC, 2019) für Streaming-Algorithmen. Wie wir zeigen kann die Aussage dabei genauso in Bezug auf schrumpfende ZAs formuliert werden, was sie auch beweisbar verstärkt.
Eine Verbindung zu Sliding-Window Algorithmen. Wir verknüpfen das verteilte Zellularautomatenmodell mit dem sequenziellen Streaming-Algorithmen-Modell. Wie wir zeigen, können (gewisse Varianten von) ZAs von Streaming-Algorithmen simuliert werden, die bestimmten Lokalitätseinschränkungen unterliegen. Konkret ist der aktuelle Zustand des Algorithmus vollkommen bestimmt durch den Inhalt eines Fensters fester Größe, das wenige letzte Symbole enthält, die vom Algorithmus verarbeitet worden sind. Dementsprechend nennen wir diese eingeschränkte Form eines Streaming-Algorithmus einen Sliding-Window-Algorithmus. Wir zeigen, dass Sliding-Window-Algorithmen ZAs sehr effizient simulieren können und insbesondere in einer solchen Art und Weise, dass deren Platzkomplexität eng mit der Zeitkomplexität des simulierten ZA verbunden ist.
Derandomisierungsergebnisse. Wir zeigen Derandomisierungsergebnisse für das Modell von Sliding-Window-Algorithmen, die Zufall aus einer binären Zufallsquelle beziehen. Dazu stützen wir uns auf die robuste Maschinerie von Branching-Programmen, die den gängigen Ansatz zur Derandomisierung von Platz-beschränkten Maschinen in der Komplexitätstheorie darstellen. Als eine Anwendung stellen sich Derandomisierungsergebnisse für probabilistische Sublinear-Zeit-ZAs heraus, die durch die oben genannten Verknüpfung erlangt werden.
Vorhersageproblem für Pilz-Sandhaufen. Ein letztes Problem, das wir behandeln und das auch einen Bezug zu Sublinear-Zeitkomplexität im Rahmen von Zellularautomaten hat (obwohl nicht zu Sublinear-Zeit-Zellularautomaten selber), ist das Vorhersageproblem für Sandhaufen-Zellularautomaten. Diese Automaten sind basierend auf zweidimensionalen ZAs definiert und modellieren einen deterministischen Prozess, in dem sich Partikel (in der Regel denkt man an Sandkörnern) durch den Raum verbreiten. Das Vorhersageproblem fragt ob, gegeben eine Zellennummer und eine initiale Konfiguration für den Sandhaufen, die Zelle mit Nummer irgendwann vor einer gewissen Zeitschranke einen von Null verschiedenen Zustand erreichen wird. Die Komplexität dieses mindestens zwei Jahrzehnte alten Vorhersageproblems ist für zweidimensionelle Sandhaufen bemerkenswerterweise nach wie vor offen. Wir lösen diese Frage im Wesentlichen für eine neue Variante von Sandhaufen namens Pilz-Sandhaufen, die von Goles u. a. (Phys. Lett. A, 2020) vorgeschlagen worden ist. Unser Ergebnis ist besonders relevant, weil es innovative Erkenntnisse und neue Techniken liefert, die für die Lösung des offenen Problems im allgemeinen Fall von hoher Relevanz sein könnten
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