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研究文章

使用半定规划的舍入误差上界的区间封闭

出版:2018年6月16日 出版历史
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  • 摘要

    与数值程序的浮点实现相关的一个长期存在的问题是如何对输出错误进行高效而精确的分析。
    我们提出了一个框架,用于计算特定舍入模型的最大绝对舍入误差下限。该方法适用于实现具有框约束输入变量的多项式函数的数值程序。我们的研究基于三个不同的层次,分别依赖于广义特征值问题、初等计算和半定规划(SDP)松弛。这是对过近似框架的补充,包括获得最大绝对舍入误差的上界。将两个框架的结果结合起来,可以获得舍入错误上限的附件。
    第三层次提供的欠逼近框架基于一系列新的收敛稳健SDP逼近,用于某些多项式优化问题。该层次结构中的每个问题都可以通过SDP精确解决。通过使用这种层次结构,可以提供一个单调的、非递减的下界序列,该序列收敛到实现多项式函数的程序的绝对舍入误差,适用于特定的舍入模型。
    我们研究了我们的方法在来自空间控制、优化和计算生物学的非平凡多项式程序上的效率和精度。

    工具书类

    [1]
    Erling D.Andersen和Knud D.Andersen。线性规划的Mosek内点优化器:同质算法的实现。在《高性能优化》中,Hans Frenk、Kees Roos、Tamás Terlaky和Shuzhong Zhang(编辑)。应用优化,第33卷。美国施普林格,197-232。
    [2]
    马特乌斯·博尔赫斯(Mateus Borges)、马塞洛·达阿莫林(Marcelo d'Amorim)、萨斯瓦特·阿南德(Saswat Anand)、大卫·布什内尔(David Bushnell)和科琳娜·帕萨雷努。2012.具有区间求解和元神经搜索的符号执行。在2012年IEEE第五届软件测试、验证和确认国际会议(ICST'12)的会议记录中。IEEE计算机学会,111-120。
    [3]
    魏凡·蒋(Wei-Fan Chiang)、加内什·戈帕拉克里什南(Ganesh Gopalakrishnan)、兹沃尼米尔·拉卡马利奇(Zvonimir Rakamaric)和阿列克谢·索洛维耶夫(Alexey Solovyev)。2014.高效搜索导致高浮点错误的输入。在第19届ACM SIGPLAN并行编程原理与实践研讨会(PPoPP'14)的会议记录中。ACM,纽约,43-52。
    [4]
    Coq 1984年-2018年。考证助理。http://coq.inria.fr/。
    [5]
    伊娃·达鲁洛娃和维克托·昆卡。2014年,合理汇编了reals。第41届ACM SIGPLAN-SIGACT编程语言原理研讨会(POPL’14)会议记录。纽约,235-248。
    [6]
    马克·达马斯(Marc Daumas)和纪尧姆·梅尔金德(Guillaume Melquiond)。2010.涉及四舍五入运算符的表达式的边界认证。ACM数学软件交易37,1(2010年1月),第2条,20页。
    [7]
    艾蒂安·德克勒克(Etienne de Klerk)、让·B·拉塞尔(Jean B.Lasserre)、莫妮克·洛朗(Monique Laurent)和赵荪(Zhao Sun)。2015.仅使用初等计算的有界约束多项式优化。出现在运筹学数学中。
    [8]
    Etienne de Klerk、Monique Laurent和Zhao Sun。2017年,Lasserre多项式优化上界测量层次的收敛性分析。数学规划162,1(2017),363--392。
    [9]
    E.de Klerk和F.Vallenton。2016.关于半定规划内点方法的图灵模型复杂性。SIAM优化杂志26,3(2016),1944-1961。
    [10]
    Jesus A.De Loera、Jorg Rambau和Francisco Santos。2010年,《三角剖分:算法和应用的结构》(第1版)。斯普林格出版公司。
    [11]
    西奥多鲁斯·德克尔。1971.扩展可用精度的浮点技术。数字数学18,3(1971年6月),224--242。
    [12]
    David Delmas、Eric Goubault、Sylvie Putt、Jean Souyris、Karim Tekkal和Frank Védrine。2009年,在安全关键航空电子软件上实现FLUCTUAT的工业应用。在《工业关键系统的形式方法》(Formal Methods for Industrial Critical Systems)中,María Alpunte、Byron Cook和Christophe Joubert(Eds.)。计算机科学讲义,第5825卷。柏林施普林格,53-69。
    [13]
    马克西姆·戴纳斯(Maxime Dénès)、安德斯·莫伯格(Anders Mörtberg)和文森特·塞尔斯(Vincent Siles)。2012.Coq中基于精化的计算代数方法。柏林施普林格,83-98。
    [14]
    Laurent El Ghaoui、François Oustry和HervéLebert。不确定半定规划的稳健解。SIAM优化期刊9,1(1998),33-52。
    [15]
    大卫·E·戈德堡(David E.Goldberg),1989年。搜索、优化和机器学习中的遗传算法(第1版)。Addison-Wesley Longman Publishing Co.,Inc.,马萨诸塞州波士顿。
    [16]
    Gene H.Golub和Charles F.Van Loan。1996.矩阵计算(第三版)。约翰·霍普金斯大学出版社,马里兰州巴尔的摩。
    [17]
    Axel Grundmann和H.M.Moller。1978.用组合方法求解n-单形的不变积分公式。SIAM数值分析杂志15,2(1978),282-290。
    [18]
    托马斯·黑尔斯(Thomas C.Hales)。2006年,苍蝇斑点项目简介。数学、算法、证明(达格斯图尔研讨会论文集)、蒂埃里·科昆德(Thierry Coquand)、亨利·隆巴迪(Henri Lombardi)和玛丽·弗朗索瓦斯·罗伊(Marie-Françoise Roy)(编辑)。德国达格斯图尔。
    [19]
    尼克·J·海姆。2002.数值算法的准确性和稳定性(第二版)。暹罗。
    [20]
    IEEE标准。2008年IEEE浮点运算标准。IEEE标准754-2008(2008年8月),1-70。
    [21]
    史蒂文·约翰逊(Steven G.Johnson),2008年。NLopt非线性优化包。(2008). http://ab-initio.mit.edu/nlopt。
    [22]
    J.Kennedy和R.Eberhart。1995年,粒子群优化。《神经网络》,1995年。诉讼程序。,IEEE国际会议,第4卷。1942-1948年第4卷。
    [23]
    让·B·拉塞尔。2016.凸优化与简约-球表示。SIAM优化杂志26,1(2016),247--273。
    [24]
    让·B·拉塞尔。2001.多项式全局优化和矩问题。SIAM优化杂志11,3(2001),796--817。
    [25]
    让·B·拉塞尔。2006.稀疏多项式优化中的收敛SDP松弛。SIAM优化杂志17,3(2006),822--843。
    [26]
    让·B·拉塞尔。2011.闭集非负性与多项式优化的新视角。SIAM优化杂志21,3(2011),864--885。
    [27]
    莫妮克·洛朗。2009年,平方和、矩矩阵和多项式优化。代数几何的新兴应用。施普林格,157-270。
    [28]
    约翰·洛夫伯格(Johan Löfberg),2004年。YALMIP:MATLAB中用于建模和优化的工具箱。在CACSD会议记录中。http://users.isy.liu.se/johanl/yalmip。
    [29]
    维克托·马格伦(Victor Magron)、乔治·康斯坦丁尼德斯(George Constantinides)和阿拉斯泰尔·唐纳森(Alastair Donaldson)。2016.使用半定规划证明舍入误差界限。接受ACM数学软件交易中的出版。
    [30]
    Y.Nesterov和A.Nemirovski。凸规划中的内点多项式方法:理论与应用。费城工业与应用数学学会。
    [31]
    J.Nie和M.Schweighofer。2007年,关于普蒂纳的《积极》的复杂性。《复杂性杂志》23,1(2007),135-150。
    [32]
    科尔迪安·里纳(Cordian Riener)、托尔斯滕·西奥博尔德(Thorsten Theobald)、丽娜·詹森·安德烈(Lina Jansson Andrén)和让·拉塞雷(Jean B.Lasserre)。2013.利用SDP松弛中的对称性进行多项式优化。运筹学38,1(2013),122-141。
    [33]
    亚历山大·罗卡(Alexandre Rocca)、维克托·马格伦(Victor Magron)和陶当(Thao Dang)。2016.使用Bernstein展开和稀疏Krivine-Stengle表示法证明舍入误差界。提交。
    [34]
    哈尔西·L·罗伊登。1988年,实际分析。麦克米伦。
    [35]
    C.Rubio-González、Cuong Nguyen、Hong Diep Nguien、J.Demmel、W.Kahan、K.Sen、D.H.Bailey、C.Iancu和D.Hough。2013.Precimonious:浮点精度的调优助手。《高性能计算、网络、存储和分析国际会议论文集》(SC'13)。1--12.
    [36]
    齐格弗里德·M·朗普。2006.积极确定性的验证。BIT数值数学46,2(2006年6月),433--452。
    [37]
    Alexey Solovyev、Charles Jacobsen、Zvonimir Rakamarić和Ganesh Gopalakrishnan。2015.使用符号泰勒展开式严格估计浮点舍入误差。在第20届形式方法国际研讨会(FM'15)的会议记录中,计算机科学讲稿,第9109卷,Nikolaj Björner和Frank de Boer(编辑)。施普林格,532-550。
    [38]
    列文·范登伯格和斯蒂芬·博伊德。1994.半定规划。SIAM评论38(1994),49-95。
    [39]
    Hayato Waki、Sunyoung Kim、Masakazu Kojima和Masakazo Muramatsu。结构稀疏多项式优化问题的平方和和半定规划松弛。SIAM优化杂志17,1(2006),218--242。

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    数学软件上的封面图像ACM事务
    ACM数学软件汇刊 第44卷第4期
    2018年12月
    305页
    ISSN公司:0098-3500
    EISSN公司:1557-7295
    内政部:10.1145/3233179
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    出版商

    计算机协会

    美国纽约州纽约市

    出版历史

    出版:2018年6月16日
    认可的:2018年4月1日
    修订过的:2018年3月1日
    收到:2017年4月1日
    发表于TOMS体积44,问题4

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    1. 舍入误差
    2. 浮点运算
    3. 广义特征值
    4. 多项式优化
    5. 稳健优化
    6. 半定规划

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