Vorlesung
- Dozent: Prof. Dr. Volker Diekert, Armin Weiß
Termine
Zeit | Raum | Termine |
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Mo 17:30-19:00 | V38.03 | |
Di 11:30-13:00 | 0.108 |
Die Vorlesung findet als Präsenzveranstaltung statt. Beginn am 18.10.
Lernziele
Die Studierenden beherrschen typische Denk- und Herangehensweisen der Komplexitätstheorie. Dazu gehört insbesondere die Einordnung von Problemen in Komplexitätsklassen und die sich daraus ergebenden Konsequenzen für praktische Anwendungen (effizient lösbar/parallelisierbar etc.). Ferner kennen die Studierenden grundlegende Techniken zum Beweis unterer Schranken und wissen über die sich dabei ergebenden Schwierigkeiten Bescheid.
Inhalt
Die Komplexitätstheorie befasst sich mit der Klassifikation von Berechnungsproblemen nach ihrer Schwierigkeit (Komplexität), d.h. dem Bedarf an Ressourcen (Zeit, Speicher, etc.), um ein Problem auf einem bestimmten Maschinenmodell zu lösen. Diese Vorlesung baut auf den in “Theoretische Informatik 2” erworbenen Kenntnissen auf und vertieft diese. Insbesondere werden zahlreiche neue Komplexitätsklassen sowie parallele Berechnungsmodelle betrachtet und deren Relationen sowie typische Probleme untersucht. Ein Bestandteil ist hier auf der Beweis unterer Schranken. Typische Themen sind:
- Komplexitätsklassen und vollständige Probleme:
- nichtdeterministische und alternierende Turingmaschinen, Polynomialzeithierarchie
- weitere NP-vollständige Probleme (z.B. Integer-Linear Programming)
- Orakel-Turingmaschinen, “relative” Schwierigkeit von P=NP?
- Dünne Mengen und der Satz von Mahaney
- Interaktive Beweissysteme, Zero-Knowledge-Proofs
- Schaltkreise als paralleles Berechnungsmodell:
- Parallele Algorithmen (Arithmetik, Erkennung kontextfreier Sprachen)
- Untere Schranken für monotone Schaltkreise
- Untere Schranken für Parity
Übungen
Finden ungefähr alle zwei Wochen statt. Genaue Termine werden noch bekannt gegeben.
Literatur
- Uwe Schöning: Theoretische Informatik – kurzgefasst, 5. Auflage, Spektrum, 2008.
- Volker Diekert: Komplexitätstheorie, Skript, Universität Stuttgart, 10.12.2007
- Christos Papadimitriou: Computational Complexity, Addison Wesley, 30. November 1993
- Heribert Vollmer: Introduction to Circuit Complexity, Springer, 1999
- Sanjeev Arora, Boaz Barak: Computational Complexity: A Modern Approach, Cambridge University Press, 2009