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动力系统鲁棒性的度量:将时间与空间关联于长度与精度

计算复杂性 2024-02-08 v2 计算机科学中的逻辑 动力系统 逻辑

摘要

已知实数域上离散时间或连续时间动力系统的验证是不可判定的。但已知不可判定性对于多类系统不成立:若将鲁棒性定义为可达关系在无穷小扰动下保持稳定,则其可达关系可判定。换言之,不可判定性意味着对无穷小扰动的敏感性,这一性质在实践所考虑系统中通常不被预期,因而可(某种非正式地)视为理论的人为产物,其总是假定精确性。类似地,已知虽然实数上逻辑公式的不可判定性成立,但在考虑δ-不可判定性时不成立:必须判定某性质为真,还是与真δ-远离。我们首先将前述结论推广至一般(离散时间、连续时间甚至混合)动力系统理论,并将两种方法相关联。我们还将鲁棒性与可达关系的某些几何性质相关联。但主要地,当系统鲁棒时,量化其扰动水平便有意义。我们证明,假设对精度上的多项式扰动鲁棒,可导致在PSPACE复杂度类中可验证可达性,甚至刻画该复杂度类。我们证明,假设对轨迹时间或长度上的多项式扰动鲁棒,可导致类似结论,但对应PTIME。近来出人意料地表明,多项式常微分方程解的长度对应于计算时间:PTIME对应于多项式长度多项式微分方程的解。我们的结果论证答案由精度给出:空间对应于所涉精度。

关键词

引用

@article{arxiv.2301.12723,
  title  = {Measuring robustness of dynamical systems. Relating time and space to length and precision},
  author = {Manon Blanc and Olivier Bournez},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2301.12723},
  year   = {2024}
}