Technische Universität Ilmenau

Beweiskomplexität - Interaktive Studienpläne der TU Ilmenau

Die Interaktiven Studienpläne sind ein Informationsangebot zu den Studiengängen der TU Ilmenau.

Die rechtsverbindlichen Studienpläne entnehmen Sie bitte den jeweiligen Studien- und Prüfungsordnungen (Anlage Studienplan).

Alle Angaben zu geplanten Lehrveranstaltungen finden Sie im elektronischen Vorlesungsverzeichnis.

Bitte beachten Sie, dass auf dieser Seite keine Aktualisierungen mehr vorgenommen werden. Alle Module und Studienpläne ab der PO-Version 2021 (Bachelor- und Master-Studiengänge) sind ab sofort im Campus-Portal erreichbar.

Modulinformationen zu Beweiskomplexität im Studiengang Master Informatik 2021
Modulnummer201114
Prüfungsnummer2200862
FakultätFakultät für Informatik und Automatisierung
Fachgebietsnummer 2242 (Algorithmik)
Modulverantwortliche(r)Prof. Dr. Christoph Berkholz
TurnusWintersemester
SpracheDeutsch
Leistungspunkte5
Präsenzstudium (h)34
Selbststudium (h)116
VerpflichtungWahlmodul
Abschlussmündliche Prüfungsleistung, 30 Minuten
Details zum Abschluss
Link zum Moodle-Kurs https://moodle.tu-ilmenau.de/course/view.php?id=1700
LehrendeProf. Berkholz
Anmeldemodalitäten für alternative PL oder SL
max. Teilnehmerzahl
Vorkenntnisse

Aussagenlogik, Komplexitätstheorie und lineare Algebra aus den Bachelor-Grundvorlesungen

Lernergebnisse und erworbene KompetenzenDie Studierenden kennen grundlegende Resultate und Methoden der Beweiskomplexität und können Beweissysteme hinsichtlich ihrer Effizienz vergleichen. Sie wissen, wie Grenzen von Algorithmen mit Hilfe der Beweiskomplexität bewiesen werden können und sind in der Lage, die Vor- und Nachteile verschiedener algorithmischer Strategien zu beurteilen.
Inhalt


Die Beweiskomplexitätstheorie entstand aus der Frage heraus, ob die Klasse NP aller Entscheidungsprobleme mit Beweisen polynomieller Länge unter Komplement abgeschlossen ist: während bspw. jede erfüllende Belegung einer SAT-Instanz einen leicht zu überprüfenden Nachweis ihrer Erfüllbarkeit liefert, wird vermutet, dass es für unerfüllbare SAT-Instanzen im Allgemeinen keine kurzen Beweise ihrer Unerfüllbarkeit gibt.

In der Beweiskomplexität wird die Frage, was sich effizient beweisen lässt, für konkrete Beweissysteme untersucht. Diese Systeme weisen häufig einen engen Zusammenhang zu Algorithmen für NP-schwere Probleme auf. Bekanntestes Beispiel ist der Resolutionskalkül, welcher die Grundlage für nahezu alle modernen SAT-Solver bildet.


Die Lehrveranstaltung gibt eine Einführung in die Konzepte und Methoden der Beweiskomplexität und ihrer Anwendung in der Analyse von Algorithmen für NP-schwere Probleme. Neben dem Resolutionskalkül werden auch algebraische und semi-algebraische Beweisysteme und die entsprechenden Algorithmen vorgestellt. Beispielsweise:


- Polynomial Calculus und Buchberger's Gröbnerbasis-Algorithmus

- Cutting Planes und das Schnittebenenverfahren

- Sum-of-Squares und semidefinite Optimierung
Medienformen und technische Anforderungen bei Lehr- und Abschlussleistungen in elektronischer Form

Tafelvortrag, Beamerpräsentation, Skript, Übungsblätter

Literatur

Samuel R. Buss and Jakob Nordström: Proof Complexity and SAT Solving.

In: Handbook of Satisfiability (2nd ed., 2021), Chapter 7.

https://doi.org/10.3233/FAIA200990

 

Jan Krajícek: Proof Complexity. Cambridge University Press (2019).

https://doi.org/10.1017/9781108242066

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