H\r{a}stad showed that any De Morgan formula (composed of AND, OR and NOT gates) shrinks by a factor of $O(p^{2})$ under a random restriction that leaves each variable alive independently with probability $p$ [SICOMP, 1998]. Using this result, he gave an $\widetilde{\Omega}(n^{3})$ formula size lower bound for the Andreev function, which, up to lower order improvements, remains the state-of-the-art lower bound for any explicit function. In this work, we extend the shrinkage result of H\r{a}stad to hold under a far wider family of random restrictions and their generalization -- random projections. Based on our shrinkage results, we obtain an $\widetilde{\Omega}(n^{3})$ formula size lower bound for an explicit function computed in $\mathbf{AC}^0$. This improves upon the best known formula size lower bounds for $\mathbf{AC}^0$, that were only quadratic prior to our work. In addition, we prove that the KRW conjecture [Karchmer et al., Computational Complexity 5(3/4), 1995] holds for inner functions for which the unweighted quantum adversary bound is tight. In particular, this holds for inner functions with a tight Khrapchenko bound. Our random projections are tailor-made to the function's structure so that the function maintains structure even under projection -- using such projections is necessary, as standard random restrictions simplify $\mathbf{AC}^0$ circuits. In contrast, we show that any De Morgan formula shrinks by a quadratic factor under our random projections, allowing us to prove the cubic lower bound. Our proof techniques build on the proof of H\r{a}stad for the simpler case of balanced formulas. This allows for a significantly simpler proof at the cost of slightly worse parameters. As such, when specialized to the case of $p$-random restrictions, our proof can be used as an exposition of H\r{a}stad's result.


翻译:H\r{{a}stad 显示,在随机限制下,任何德摩根公式(由AND(和AND,或不是门)组成)都会减少一个因子为$O(p ⁇ 2}), 使每个变量独立生存, 概率为$[SICOMP, 1998]。 使用这个结果, 他为安德烈夫函数提供了美元宽度=Omega}(n}3}) 的公式大小, 直至更低的顺序改进, 仍然是任何明确功能的最高级的更低值。 在这项工作中, 我们将H\r{a} 或非门( ) 的收缩结果扩大为$O( p ⁇ 2} ) 。 将Hr=0 预测的收缩结果扩展成一个范围更广得多的任意限制和一般化的组合 -- 随机预测。 根据我们的收缩结果, 我们得到一个美元宽度==3的公式大小, 以美元计算一个清晰值的值值值的值值。 这通过最已知的公式值的底值的底值的底值比值的底值的底值, 证明我们更低。

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