ผลต่างระหว่างรุ่นของ "ตอนที่ 1: Levin's Search กับการแยกตัวประกอบของจำนวน"

จาก Theory Wiki
ไปยังการนำทาง ไปยังการค้นหา
แถว 31: แถว 31:
 
             ถ้าใช่ จบการทำงาน และตอบ y,z  
 
             ถ้าใช่ จบการทำงาน และตอบ y,z  
  
สมมติว่าโปรแกรมแยกตัวประกอบที่ดีที่สุดคือ <math> P_30</math>
+
สมมติว่าโปรแกรมแยกตัวประกอบที่ดีที่สุดคือ <math> P_{30} </math> สังเกตุว่าทุกๆ <math> 2^{30} </math> รอบการทำงาน โปรแกรม <math>P_30</math> จะทำงานไป 1 ขั้น ดังนั้น
 +
 
 +
<math>time(LevinSearch(x)) \le 2^{30} time(P_{30}(x))</math>
 +
 
 +
และ<math> 2^{30}</math> เป็นค่าคงที่ๆไม่ขึ้นกับขนาดของอินพุต
  
 
== บทสรุป ==
 
== บทสรุป ==

รุ่นแก้ไขเมื่อ 07:14, 21 พฤศจิกายน 2549

เกริ่น

"Only math nerds would call finite" Leonid Levin

Levin.jpg

ปัญหาการแยกตัวประกอบจำนวนก็คือปัญหาที่เรามีจำนวนจำนวนหนึ่งที่เป็นจำนวนประกอบ n เราจะสามารถหาวิธีการที่มีประสิทธิภาพที่สุดในการแยกตัวประกอบของจำนวนนั้นได้อย่างไร หากลองมองกลับไปวิธีที่ใช้สอนเด็กประถม เราอาจจะทำได้ดังนี้ ลองหารจำนวนตั้งแต่ 1, 2, 3 จนกระทั่งพบจำนวนแรกที่หารจำนวนนั้นลงตัว เท่านี้ก็แยกตัวประกอบสำเร็จ

วิธีนี้อาจจะใช้ได้ผลดีหากตัวเลขมีค่าไม่มากนัก แต่ในแง่ของนักวิทยาการคอมพิวเตอร์แล้ว วิธีนี้ถือว่าสิ้นเปลืองเวลาและพลังงานชิวิตของคอมพิวเตอร์เป็นอย่างมาก ในการคิดความเร็วในการคำนวณของคอมพิวเตอร์นั้น เราจะคิดความเร็วเทียบกับขนาดของข้อมูลที่ป้อนเข้า หาก n มีค่าเป็น 3,000,013 ขนาดของข้อมูลที่ป้อนเข้าก็คือ 7 หลักเท่านั้น แต่วิธีการแยกตัวประกอบดังกล่าวอาจใช้เวลาการทำงานนับหมื่นรอบ เพื่อหาจำนวนดังกล่าว ดังนั้นแล้ววิธีนี้จึงถือว่าไม่มีประสิทธิภาพ

ในด้านวิทยาการคอมพิวเตอร์นั้น ปัญหาการแยกตัวประกอบถือว่าเป็นปัญหาที่ยากมาก การเข้ารหัสเกือบทั้งหมดในปัจจุบันถูกสร้างขึ้นมาโดยสมมติฐานที่ว่า ผู้ที่ต้องการขโมยข้อมูลไม่สามารถถอดรหัสได้ เพราะฉะนั้น หากมีผู้ใดค้นพบวิธีการแยกตัวประกอบอย่างมีประสิทธิภาพ ระบบความปลอดภัยในคอมพิวเตอร์เกือบทั้งหมดก็จะกลายเป็นไม่ปลอดภัยทันที

กลุ่มวิจัย RSA ได้ตั้งรางวัลไว้สำหรับผู้ที่สามารถใช้คอมพิวเตอร์แยกตัวประกอบจำนวนขนาดใหญ่ได้ในเวลาสั้นๆ [1] (โดยปกติแล้วปัญหาการแยกตัวประกอบจำนวนใหญ่ๆเชื่อว่า ต่อให้รันโปรแกรมไปจนโปรแกรมเมอร์แก่ตาย คอมพิวเตอร์ก็ยังแยกตัวประกอบไม่เสร็จ)


Levin's search

เลวินมีวิธีที่สามารถแยกตัวประกอบจำนวนได้ โดยใช้เวลาในการทำงานไม่เกินค่าคงที่ค่าหนึ่งคูณกับเวลาการทำงานของวิธีการแยกตัวประกอบที่ดีที่สุด สมมติว่าการแยกตัวประกอบที่ดีที่สุดใช้เวลา 10 ปี วิธีของเลวินก็จะใช้เวลาไม่เกินค่าคงที่คูณกับสิบปีนั้น นอกเหนือไปกว่านั้นวิธีของเลวินสามารถใช้ในการหาคำตอบของ ปัญหาใดก็ได้ ที่เราสามารถตรวจคำตอบได้อย่างมีประสิทธิภาพ และใช้เวลาในการทำงานเป็นค่าคงที่คูณกับเวลาที่ใช้ของวิธีที่ดีที่สุดเช่นกัน คำว่าค่าคงที่นี้เป็นค่าคงที่ๆขึ้นกับปัญหา แต่ไม่ขึ้นกับขนาดของข้อมูลป้อนเข้า เช่น ปัญหาการแยกตัวประกอบ ค่าคงที่ดังกล่าวอาจจะเป็น 20 แต่ปัญหาอย่างอื่นก็อาจจะมีค่าคงที่ที่แตกต่างกันไป ลองมาดูกันว่าวิธีดังกล่าวเป็นอย่างไร

ก่อนอื่นเลวินมองลิสต์ของ โปรแกรมคอมพิวเตอร์ ที่เป็นไปได้ทั้งหมดในโลก ผู้อ่านอาจจะนึกภาพว่าเป็นโปรแกรมภาษาจาวา

    Levin_Search(x) 
    ที่เวลาใดๆ
      รันโปรแกรม  เป็นเวลา    
        ถ้าได้ผลลัพธ์ y และ z จาก  ให้ทดสอบว่า x= yz หรือไม่ 
            ถ้าใช่ จบการทำงาน และตอบ y,z 

สมมติว่าโปรแกรมแยกตัวประกอบที่ดีที่สุดคือ สังเกตุว่าทุกๆ รอบการทำงาน โปรแกรม จะทำงานไป 1 ขั้น ดังนั้น

และ เป็นค่าคงที่ๆไม่ขึ้นกับขนาดของอินพุต

บทสรุป