We prove a general translation theorem for converting one-way communication lower bounds over a product distribution to dynamic cell-probe lower bounds. Specifically, we consider a class of problems considered in [Pat10] where: 1. $S_1, \ldots, S_m \in \{0, 1\}^n$ are given and publicly known. 2. $T \in \{0, 1\}^n$ is a sequence of updates, each taking $t_u$ time. 3. For a given $Q \in [m]$, we must output $f(S_Q, T)$ in $t_q$ time. Our main result shows that for a "hard" function $f$, for which it is difficult to obtain a non-trivial advantage over random guessing with one-way communication under some product distribution over $S_Q$ and $T$ (for example, a uniform distribution), then the above explicit dynamic cell-probe problem must have $\max \{ t_u, t_q \} \geq \tilde{\Omega}(\log^{3/2}(n))$ if $m = \Omega(n^{0.99})$. This result extends and unifies the super-logarithmic dynamic data structure lower bounds from [LWY20] and [LY25] into a more general framework. From a technical perspective, our approach merges the cell-sampling and chronogram techniques developed in [LWY20] and [LY25] with the new static data structure lower bound methods from [KW20] and [Ko25], thereby merging all known state-of-the-art cell-probe lower-bound techniques into one. As a direct consequence of our method, we establish a super-logarithmic lower bound against the Multiphase Problem [Pat10] for the case where the data structure outputs the Inner Product (mod 2) of $S_Q$ and $T$. We suspect further applications of this general method towards showing super-logarithmic dynamic cell-probe lower bounds. We list some example applications of our general method, including a novel technique for a one-way communication lower bound against small-advantage protocols for a product distribution using average min-entropy, which could be of independent interest.


翻译:我们证明了一个通用的转换定理,可将乘积分布下单向通信下界转化为动态单元探针下界。具体而言,我们研究[Pat10]中考虑的一类问题,其中:1. 给定公开已知的 $S_1, \ldots, S_m \in \{0, 1\}^n$;2. $T \in \{0, 1\}^n$ 为更新序列,每次更新耗时 $t_u$;3. 对于给定的 $Q \in [m]$,必须在 $t_q$ 时间内输出 $f(S_Q, T)$。我们的主要结果表明:对于在 $S_Q$ 与 $T$ 的某种乘积分布(例如均匀分布)下难以通过单向通信获得超越随机猜测显著优势的"困难"函数 $f$,当 $m = \Omega(n^{0.99})$ 时,上述显式动态单元探针问题必须满足 $\max \{ t_u, t_q \} \geq \tilde{\Omega}(\log^{3/2}(n))$。该结果将[LWY20]与[LY25]中的超对数动态数据结构下界扩展并统一至更一般的框架。从技术视角看,我们的方法融合了[LWY20]和[LY25]发展的单元采样与时间轴分析技术,以及[KW20]和[Ko25]提出的新型静态数据结构下界方法,从而将所有已知的最先进单元探针下界技术整合为一体。作为该方法的直接推论,我们针对数据结构输出 $S_Q$ 与 $T$ 的内积(模2)的情形,为[Pat10]中的多阶段问题建立了超对数下界。我们推测这一通用方法可进一步应用于证明更多超对数动态单元探针下界。我们列举了该通用方法的若干应用实例,包括一种基于平均最小熵的乘积分布下小优势协议单向通信下界证明新技术,该方法可能具有独立的研究价值。

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