ผลต่างระหว่างรุ่นของ "ตอนที่ 1: Levin's Search กับการแยกตัวประกอบของจำนวน"
Parinya (คุย | มีส่วนร่วม) |
Parinya (คุย | มีส่วนร่วม) |
||
แถว 35: | แถว 35: | ||
และ<math> 2^{30}</math> เป็นค่าคงที่ๆไม่ขึ้นกับขนาดของอินพุต | และ<math> 2^{30}</math> เป็นค่าคงที่ๆไม่ขึ้นกับขนาดของอินพุต | ||
+ | |||
+ | สังเกตว่าค่าคงที่ดังกล่าวจะขึ้นกับลำดับของโปรแกรมในลิสต์ที่เป็นไปได้ทั้งหมด หากโปรแกรมที่ดีที่สุดอยู่ในลำดับที่ k ของลิสต์ เวลาการทำงานของวิธีนี้จะไม่เกิน<math> 2^k</math> เท่าของเวลาการทำงานที่ดีที่สุด ลองมานึกให้ดีกว่านั้น ถ้าลำดับของโปรแกรมที่อยู่ในลิสต์เป็นการเรียงลำดับตามขนาดของโปรแกรม สมมติว่าโปรแกรมที่แก้ปัญหาการแยกตัวประกอบมีขนาดเป็น n ดังนั้นโปรแกรมนี้จะอยู่ในลำดับที่ <math>2^n</math> ของลิสต์นี้ และค่าคงที่ของเลวินจะมีค่าเป็น <math>2^{2^n}</math> | ||
== บทสรุป == | == บทสรุป == | ||
วิธีของเลวินทำให้เราได้วิธีการหาคำตอบของปัญหาที่ตรวจคำตอบได้ง่าย (ปัญหาเอ็นพี) ทั้งหมด หากแต่ว่าค่าคงที่ๆได้จะเป็นค่าที่มากมายอย่างมหาศาลที่สุด มากกว่าจำนวนอะตอมทั้งหมดในจักรวาล มากกว่าค่าใดๆที่คนจินตนาการได้ แต่เป็น'''ค่าคงที่''' | วิธีของเลวินทำให้เราได้วิธีการหาคำตอบของปัญหาที่ตรวจคำตอบได้ง่าย (ปัญหาเอ็นพี) ทั้งหมด หากแต่ว่าค่าคงที่ๆได้จะเป็นค่าที่มากมายอย่างมหาศาลที่สุด มากกว่าจำนวนอะตอมทั้งหมดในจักรวาล มากกว่าค่าใดๆที่คนจินตนาการได้ แต่เป็น'''ค่าคงที่''' |
รุ่นแก้ไขเมื่อ 07:23, 21 พฤศจิกายน 2549
เกริ่น
"Only math nerds would call finite"
Leonid Levin
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
สังเกตว่าค่าคงที่ดังกล่าวจะขึ้นกับลำดับของโปรแกรมในลิสต์ที่เป็นไปได้ทั้งหมด หากโปรแกรมที่ดีที่สุดอยู่ในลำดับที่ k ของลิสต์ เวลาการทำงานของวิธีนี้จะไม่เกิน เท่าของเวลาการทำงานที่ดีที่สุด ลองมานึกให้ดีกว่านั้น ถ้าลำดับของโปรแกรมที่อยู่ในลิสต์เป็นการเรียงลำดับตามขนาดของโปรแกรม สมมติว่าโปรแกรมที่แก้ปัญหาการแยกตัวประกอบมีขนาดเป็น n ดังนั้นโปรแกรมนี้จะอยู่ในลำดับที่ ของลิสต์นี้ และค่าคงที่ของเลวินจะมีค่าเป็น
บทสรุป
วิธีของเลวินทำให้เราได้วิธีการหาคำตอบของปัญหาที่ตรวจคำตอบได้ง่าย (ปัญหาเอ็นพี) ทั้งหมด หากแต่ว่าค่าคงที่ๆได้จะเป็นค่าที่มากมายอย่างมหาศาลที่สุด มากกว่าจำนวนอะตอมทั้งหมดในจักรวาล มากกว่าค่าใดๆที่คนจินตนาการได้ แต่เป็นค่าคงที่