Archives du séminaire de calcul formel et complexité
2010-2011



Vendredi 8 octobre 2010
Daniel Perrucci (postdoc IRMAR)
Linear solving for sign determination

The sign determination problem is the following one: given P_0, P_1, P_s in R[X], decide which are the sign conditions satisfied by P_1, ... , P_s at the real roots of
P_0. Given the ubiquity of this problem, it is important to have an algorithmic tool as efficient as possible to deal with it.
The current best known algorithm to solve the sign determination problem is based in two main ingredients: the computation of Sturm-queries and the resolution of linear systems (the Sturm-query between polynomials P, Q in R[X] is the diference between the number of real roots of P where Q takes a positive value and the number of real roots of P where Q takes a negative value).
In this talk, we will explain how this algorithm works and we will also introduce some specific method to solve the requiered linear systems which allows us to improve the overall complexity bound.

 
Vendredi 5 novembre 2010
Vivien Dubois (DGA Rennes)
Cryptanalyse de cryptosystèmes basés sur des polynômes non commutatifs

Ten years ago, Ko et al. described a Diffie-Hellman like protocol based on decomposition with respect to a non-commutative semigroup law. Instantiation with braid groups had first been considered, however intense research on braid groups revealed vulnerabilities of the group structure and of the braid based DH problem itself.

Recently, Boucher et al. proposed a similar scheme based on a particular non-commutative multiplication of polynomials over a finite field. These so called skew polynomials have a well-studied theory and have many applications in mathematics and coding theory, however they are quite unknown in a cryptographic application.

In this paper, we show that the Diffie-Hellman problem based on skew polynomials is susceptible to a very efficient attack. This attack is in fact general in nature, it uses the availability of a one-sided notion of gcd and exact division. Given such tools, one can reduce the Diffie-Hellman problem to a linear algebra type problem.

 


Vendredi 26 novembre 2010
Bruno Grenet (ENS Lyon)
Représentations de polynômes par déterminants symétriques

Dans un célèbre papier de 1979, Valiant prouve que le déterminant est universel pour les formules arithmétiques : tout polynôme sur un corps K donné par une formule peut être représenté par le déterminant d'une matrice "de petite taille" dont les coefficients sont des variables et des éléments de K. Ce résultat a ensuite été étendu aux circuits faiblement asymétriques indépendamment par Toda et Malod.

Dans ce travail, nous nous intéressons à la représentation de polynômes donnés par formules ou circuits faiblement asymétriques par des déterminants de matrices symétriques. En particulier, nous prouvons l'universalité de ces déterminants symétriques si le corps a une caractéristique différente de 2. Le cas de la caractéristique 2 fait l'objet d'un travail en cours avec Thomassé et Monteil (nous avons en particulier montré que les déterminants symétriques ne sont pas universels).

D'autre part, nous montrons que la VNP-complétude du permanent partiel en caractéristique 2 impliquerait un effondrement de la hiérarchie polynomiale, répondant ainsi par la négative à une question de Bürgisser.

Biblio : http://arxiv.org/abs/1007.3804

 


Vendredi 7 janvier 2011
Fabrice Rouillier (INRIA)
Calculer efficacement les points singuliers d'une courbe plane et les multiplicités d'intersection associées.

Le calcul des points singuliers d'une courbe et des multiplicités d'intersection associées est un verrou pour tout algorithme de calcul de topologie.
Nous proposons un nouvel algorithme permettant le calcul (paramétrisation rationnelle et isolation) des points singuliers et de leurs multiplicités d'intersection dont la caractéristique principale est d'associer des stratégies jusqu'alors opposées (sous-résultants vs bases de Gröbner) tout en préservant une complexité minimale.
Cet algorithme permet le calcul direct d'une décomposition équi-projetable par rapport à une coordonnée(*) des zéros de l'idéal définissant les points singuliers d'une courbe, chaque composante étant représentée par une paramétrisation rationnelle.
Nous montrerons que le nombre d'opérations arithmétiques nécessaires pour cet algorithme est au plus celui nécessaire au calcul d'une suite de sous-résultants et que la taille des coefficients intervenant dans le résultat est du même ordre que la taille des coefficients dans le discriminant de la courbe par rapport à l'une des variables.
Pour être complets, nous terminerons par quelques mots sur la partie "numérique" de la résolution avec les grandes lignes d'une nouvelle stratégie pour le calcul d'une approximation certifiée des solutions avec une grande précision.

(*) points de mêmes multiplicités dans les fibres

 


Vendredi 28 janvier 2011
Guénaël Renault (LIP6)
Bases de Gröbner et symétries : le cas extrême du corps de décomposition.

Lors de cet exposé, je commencerai par rappeler très brièvement la méthode générale pour le calcul du groupe de Galois d'un polynôme f unitaire à coefficients entiers. Je présenterai ensuite des algorithmes qui à partir de la connaissance du groupe de Galois de f calculent efficacement une base de Gröbner permettant de représenter son corps de décomposition K. Ces calculs sont basés sur l'utilisation des symétries (action du Groupe de Galois) pour faciliter les calculs d'interpolation et obtenir des relations sans coût. Je terminerai par montrer comment utiliser ces symétries pour obtenir une arithmétique
efficace dans K.
Cet exposé se base sur des travaux en collaboration avec S. Orange et K. Yokoyama.

 


 

Vendredi 18 février 2011
Matthieu Legeay (IRMAR)
Utilisation du groupe de permutations d'un code-correcteur pour améliorer les algorithmes génériques de décodage

Le décodage par maximum de vraisemblance d'un code-correcteur linéaire binaire est un des grands problèmes en théorie des codes-correcteurs. Il a été montré NP-difficile. Cependant, aucun des algorithmes de décodage génériques des codes-correcteurs d'erreurs ne prennent en compte le groupe de permutation des codes. On verra deux façons distinctes d'utiliser cette information sur le code pour améliorer les algorithmes existant.
La première idée fut lancée par MacWilliams en 1964 concernant les codes cycliques. Elle présentait un algorithme basée sur les ensembles d'information. Nous montrerons une évaluation théorique avec un cas particulier de permutation (travail réalisé en commun avec Christophe Chabot).
La seconde idée est basée sur l'utilisation d'un sous-code (\sigma-code) du sous-code idempotent d'un code. Nous montrerons des bornes sur la dimension du \sigma-code pour une permutation particulière \sigma et nous expliquerons comment utiliser cette information pour le décodage.
 


 


Vendredi 11 mars 2011
Matyas Domokos (Alfréd Rényi Institute of Mathematics, Budapest)
Multisymmetric polynomials in dimension three

The polarizations of one relation of degree five and two relations of degree six minimally generate the ideal of relations among a minimal generating system of the algebra of multisymmetric polynomials in an arbitrary number of three-dimensional vector variables. In the general case of n-dimensional vector variables, a relation of degree 2n among the polarized power sums is presented such that it is not contained in the ideal generated by lower degree relations. The talk is partially based on joint work with Anna Puskas.

 

Vendredi 25 mars 2011
Jérémy Le Borgne (IRMAR)
Polynômes tordus et phi-modules sur les corps finis.

On présentera un certain nombre de liens entre l'anneau des polynômes tordus sur un corps fini, et la théorie des phi-modules, qui apparaît dans l'étude de certaines représentations galoisiennes. En explorant ces liens, on verra notamment comment on peut obtenir en pratique un certain nombre d'informations sur les diverses factorisations d'un polynôme tordu, ainsi que sa "classe de similarité", ou encore comment calculer le plus petit multiple d'un polynôme tordu qui appartienne au centre de l'anneau.
 


 

Vendredi 1er avril 2011
Luca De Feo (Postdoc IRMAR)
Principe de transposition et applications
(travail commun avec É. Schost et M. Boespflug)

Le principe de transposition dit essentiellement que pour toute matrice M à coefficients dans un anneau R (non nécessairement commutatif) les fonctions v - vM et w - Mw, où v et w sont des vecteurs ligne et colonne respectivement, ont la même complexité en termes d’opérations algébriques dans R. Évidemment ceci n’est intéressant que lorsque la matrice M a une structure qui permet de calculer les produits en un nombre sous-quadratique d'opérations.
En calcul formel on connaît quatre opérations linéaires pour lesquelles ce principe donne des applications non triviales : il s'agit de la multiplication de polynômes, de la réduction modulaire, de l'évaluation polynomiale (parfois appelée composition modulaire) et de l'évaluation multipoint.
Du principe on peut obtenir une technique de transformation de code, initiée par Shoup et raffinée par la suite, qui donne les résultats les plus remarquables, aussi bien du point de vue de la théorie de la complexité que de l'implantation des systèmes de calcul formel.
L'automatisation de la transformation de code et la recherche d'autres applications non triviales ont motivé une étude du principe de transposition et de ses généralisations. Dans cet exposé je vais présenter les applications connues, aussi bien classiques que récentes, de ce principe ; ensuite je vais évoquer les avancées récentes sur la transposition de code et je vais terminer pour donner quelques pistes sur les généralisations possibles.

 

Vendredi 22 avril 2011
Amadou Tall (Dakar)
Chaînes d'additions-soustractions et applications en cryptographie
 

Vendredi 13 mai 2011
Roland Hildebrand (Grenoble)
Relaxations semi-définies par sommes de carrés abstraits
 

Vendredi 10 juin : exposé annulé !
Daniel Bembe (Universität München)
A certificate for Budan's theorem in  polynomial time
   

Vendredi 17 juin 2011
Victoria Powers (Emory University, Atlanta)
Polya's Theorem with Zeros.
 

Vendredi 1er juillet 2011
Saugata Basu (Purdue University)
Baby step giant step road map algorithms