形式陈述
对均匀输入上的布尔值函数 ,令 按噪声算子中的逐坐标独立规则生成,;仅有每对坐标的相关系数相同,并不足以确定这个联合分布。噪声稳定性定义为
是噪声算子公理库布尔噪声算子Boolean noise operator · Bonami-Beckner noise operator把逐坐标随机扰动写成条件平均,并利用字符特征值 rho 的次数幂解析它的平滑作用。。若每位以概率 独立翻转,则 ,噪声敏感度为
最后等式因为乘积在相同输出时为 、不同输出时为 。对函数族 ,常称其噪声敏感,若对每个固定 ,;这里协方差公理库协方差Covariance两个随机变量中心化乘积的期望,衡量线性共同变化。应减去 ,避免非零均值掩盖独立性。
直觉
频谱平方和表示输出波动分布在哪些阶数。噪声给第 阶乘 :若质量集中于低阶,相关保留得较多;若质量不断移向高阶,固定噪声会使相关消失。
“有一定概率翻转”是有限函数的数值;“噪声敏感”通常还包含输入规模增长、噪声率固定的量词。把翻转率随 一起缩小,会得到不同极限。
例子与边界
多数与奇偶的可核对比较
三位多数的三个一次系数平方和为 ,三阶平方为 ,所以
三位奇偶只有三阶质量,稳定性为 。取逐位翻转概率 ,即 :多数稳定性为 、翻转概率为 ;奇偶稳定性为 、翻转概率为 。
一般 位奇偶满足 ,因此对任何固定 ,输出翻转概率趋于 。它不是“几乎总翻转”,而是与原输出几乎无关。
奇数位多数在 时满足 。对固定正相关,这个极限大于零,所以多数族并非噪声敏感族。该极限来自两个相关归一化票数和的二维高斯极限。
为什么要逐坐标独立扰动
取两位均匀输入 ,另取一个独立公平符号 ,同时令 、。每一对坐标都满足 ,两边的边缘也都均匀;但对于奇偶 ,总有 ,所以稳定性为 。它没有逐坐标独立的噪声,不能使用 时给出零的频谱公式。
小噪声与总影响
对固定 ,在 处对频谱公式求导,得到
因此总影响是噪声敏感度起点处的斜率;它不是任意噪声强度下的完整曲线。对不断变大的函数族交换求导与极限,还需额外论证。
推论与应用
对于非平衡函数,独立输出也会因共同均值而有正的原始相关。例如常量函数稳定性恒为 ,方差却为零。比较结构时应先固定均值,或明确使用协方差。
多数最稳定定理公理库多数最稳定定理Majority is stablest theorem在均匀输入、固定均值和所有坐标影响足够小时,以高斯半空间给出噪声稳定性的渐近最优上界。在固定均值、低坐标影响与非负相关下给稳定性上界。它不是对所有函数的无条件排序;单个独裁者就可以比平衡多数更稳定。
参考资料