Submodular function minimization (SFM) and matroid intersection are fundamental discrete optimization problems with applications in many fields. It is well known that both of these can be solved making $\mathrm{poly}(N)$ queries to a relevant oracle (evaluation oracle for SFM and rank oracle for matroid intersection), where $N$ denotes the universe size. However, all known polynomial query algorithms are highly adaptive, requiring at least $N$ rounds of querying the oracle. A natural question is whether these can be efficiently solved in a highly parallel manner, namely, with $\mathrm{poly}(N)$ queries using only poly-logarithmic rounds of adaptivity. An important step towards understanding the adaptivity needed for efficient parallel SFM was taken recently in the work of Balkanski and Singer who showed that any SFM algorithm making $\mathrm{poly}(N)$ queries necessarily requires $\Omega(\log N/\log \log N)$ rounds. This left open the possibility of efficient SFM algorithms in poly-logarithmic rounds. For matroid intersection, even the possibility of a constant round, $\mathrm{poly}(N)$ query algorithm was not hitherto ruled out. In this work, we prove that any, possibly randomized, algorithm for submodular function minimization or matroid intersection making $\mathrm{poly}(N)$ queries requires $\tilde{\Omega}\left(N^{1/3}\right)$ rounds of adaptivity. In fact, we show a polynomial lower bound on the number of rounds of adaptivity even for algorithms that make at most $2^{N^{1-\delta}}$ queries, for any constant $\delta> 0$. Therefore, even though SFM and matroid intersection are efficiently solvable, they are not highly parallelizable in the oracle model.


翻译:亚摩尔函数最小化( SFM) 和 类固醇 交叉点是许多字段应用程序中的基本离散优化问题。 众所周知, 这两种问题都可以解决, 只需要多logal- yldal (NN) 查询, 才能解决 $\ mathrm{ polly} (N) 。 在巴尔干和辛格的工作中, 任何已知的多式查询算法都具有高度的适应性, 需要至少 美元回合查询。 一个自然的问题是, 这些问题能否以高度平行的方式有效解决, 即 $\ mathrm{ polly} (N) 美元- dirdraldal_ taldald) 查询, 只需多盘调调调和的多盘调和数( N) 美元 。 高调调调的SFMaldal_ diral_ diral_ diral_ ormologyal_ dirval_ oral_ ral_ ral_ ral_ ral- ral_ ral_ ral_ ral_ ral_ ral_ ral_ ral_ ral_ rol_ rol_ i) rol_ i_ i_ i i i i i i i- sl_ i or- or- i i i orlorlor- i i- i i i i orld_ orld_ or- i or- or- or- or- or- or- or- or- or- or- or- or- or- or- or- or- or- i- i- i- i- i- i- i- i- i- i- i- i- i- or- or- or- or- or- or- or- or- or- or- or- i- i- i- i- i- i- i-

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