Sensitivity measures how much the output of an algorithm changes, in terms of Hamming distance, when part of the input is modified. While approximation algorithms with low sensitivity have been developed for many problems, no sensitivity lower bounds were previously known for approximation algorithms. In this work, we establish the first polynomial lower bound on the sensitivity of (randomized) approximation algorithms for constraint satisfaction problems (CSPs) by adapting the probabilistically checkable proof (PCP) framework to preserve sensitivity lower bounds. From this, we derive polynomial sensitivity lower bounds for approximation algorithms for a variety of problems, including maximum clique, minimum vertex cover, and maximum cut. Leveraging the connection between sensitivity and locality in the non-signaling model, which subsumes the LOCAL, quantum-LOCAL, and bounded dependence models, we establish locality lower bounds for several graph problems in the non-signaling model.


翻译:敏感度衡量了算法输出在汉明距离意义下随部分输入修改而发生的变化程度。尽管针对许多问题已开发出低敏感度的近似算法,但此前近似算法的敏感度下界一直未知。在本工作中,我们通过将概率可检查证明(PCP)框架适配于保持敏感度下界,首次为约束满足问题(CSPs)的(随机化)近似算法建立了多项式级的敏感度下界。由此,我们推导出针对多种问题近似算法的多项式敏感度下界,包括最大团、最小顶点覆盖和最大割问题。借助非信号模型中敏感度与局部性之间的关联(该模型包含LOCAL、量子LOCAL及有限依赖模型),我们在非信号模型中为若干图问题建立了局部性下界。

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