A polynomial Turing kernel for some parameterized problem $P$ is a polynomial-time algorithm that solves $P$ using queries to an oracle of $P$ whose sizes are upper-bounded by some polynomial in the parameter. Here the term "polynomial" refers to the bound on the query sizes, as the running time of any kernel is required to be polynomial. One of the most important open goals in parameterized complexity is to understand the applicability and limitations of polynomial Turing Kernels. As any fixed-parameter tractable problem admits a Turing kernel of some size, the focus has mostly being on determining which problems admit such kernels whose query sizes can be indeed bounded by some polynomial. In this paper we take a different approach, and instead focus on the number of queries that a Turing kernel uses, assuming it is restricted to using only polynomial sized queries. Our study focuses on one the main problems studied in parameterized complexity, the Clique problem: Given a graph $G$ and an integer $k$, determine whether there are $k$ pairwise adjacent vertices in $G$. We show that Clique parameterized by several structural parameters exhibits the following phenomena: - It admits polynomial Turing kernels which use a sublinear number of queries, namely $O(n/\log^c n)$ queries where $n$ is the total size of the graph and $c$ is any constant. This holds even for a very restrictive type of Turing kernels which we call OR-kernels. - It does not admit polynomial Turing kernels which use $O(n^{1-\epsilon})$ queries, unless NP$\subseteq$coNP/poly. For proving the second item above, we develop a new framework for bounding the number of queries needed by polynomial Turing kernels. This framework is inspired by the standard lower bounds framework for Karp kernels, and while it is quite similar, it still requires some novel ideas to allow its extension to the Turing setting.


翻译:用于某些参数化问题的多分子图灵内核( P$) 是一个多分子时程算法, 用来解决美元P$的问题, 用来向一个在参数中某些多分子内核上上限的奥克拉( $P$ ) 。 这里, “ 球质” 一词是指查询大小的界限, 因为任何内核的运行时间需要多分子内核。 参数化复杂度中最重要的开放目标之一是了解多式图灵内核的可应用性和局限性。 由于任何固定的参数性内核( 美元内核), 用来解决美元内核质内核质质质质的查询问题, 任何固定的参数( 美元内核内核), 这个内核内核内核的内核内核( 美元内核内核内核), 这个内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内, 这个内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核内核

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