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多边际最优运输问题的硬度结果。 (英语) Zbl 1506.68034号

摘要:多边际最优运输是具有固定边际的联合概率分布上的线性规划问题。许多应用程序中的一个关键问题是求解(mathsf{MOT})的复杂性:线性程序的边距数(k)及其支持大小(n)是指数大小的。最近的一系列工作表明,对于具有(operatorname{poly}(n,k)大小隐式表示的某些费用族,(mathsf{MOT})是可以在时间上解的。然而,尚不清楚这一系列算法研究可以包含哪些进一步的成本。为了理解这些基本的局限性,本文首先对(mathsf{MOT})的难解性结果进行了研究。
我们的主要技术贡献是开发一个工具包,用于证明\(\mathsf{NP}\)问题的\(\mathsf{MOT}\)硬度和不可近似性结果。该工具包将证明\(\mathsf{MOT}\)问题的难处理性减少为证明更易处理问题的难处理性离散的优化问题。我们通过使用该工具包来证明文献中研究的许多(mathsf{MOT})问题的难处理性,这些问题抵制了以前的算法努力。例如,我们提供了证据,证明排斥成本使(mathsf{MOT})难以解决,因为有几个令人感兴趣的问题甚至是近似的。

理学硕士:

第68季度25 算法和问题复杂性分析
第49季度22 最佳运输
2017年第68季度 问题的计算难度(下限、完备性、近似难度等)
90C05(二氧化碳) 线性规划
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参考文献:

[1] 科尔达·T·G。;Bader,B.W.,张量分解与应用,SIAM Rev.,51,3,455-500(2009)·Zbl 1173.65029号
[2] Altschuler,J.M。;Boix-Adserá,E.,结构多边际最优运输问题的多项式时间算法(2020),ArXiv预打印ArXiv:2008.03006
[3] Benamou,J.-D。;Carlier,G。;库图里,M。;Nenna,L。;Peyré,G.,正则化运输问题的迭代Bregman预测,SIAM J.Sci。计算。,37、2、A1111-A1138(2015)·Zbl 1319.49073号
[4] Pass,B.,《多边缘最优运输:理论和应用》,ESAIM数学。模型。数字。分析。,49, 6, 1771-1790 (2015) ·Zbl 1330.49050号
[5] 佩雷,G。;Cuturi,M.,《计算最优运输》,Found。趋势马赫数。学习。(2017)
[6] Carlier,G。;奥伯曼,A。;Oudet,E.,团队和Wasserstein重心匹配的数值方法,ESAIM数学。模型。数字。分析。,49, 6, 1621-1642 (2015) ·Zbl 1331.49042号
[7] Altschuler,J.M。;Boix Adserà,E.,Wasserstein重心可以在固定维度的多项式时间内计算。,J.马赫。学习。Res.,22(2021),44-1号决议·Zbl 07370561号
[8] 哈斯勒,I。;Ringh,A。;陈,Y。;Karlsson,J.,《树木上的多边缘最优运输和薛定谔桥》(2020),arXiv预印本arXiv:2004.06909
[9] A.Risteski,Y.Li,近似凸优化的算法和匹配下限,摘自:《神经信息处理系统的进展》,2016年,第4745-4753页。
[10] A.Belloni,T.Liang,H.Narayanan,A.Rakhlin,通过模拟退火逃离局部极小值:近似凸函数的优化,见:学习理论会议,2015年,第240-265页。
[11] M.Grötschel。;Lovász,L。;Schrijver,A.,《几何算法和组合优化》(2012),Springer Science&Business Media
[12] 哈斯勒,我。;辛格,R。;张,Q。;卡尔森,J。;Chen,Y.,《多边际最优运输和概率图形模型》,IEEE Trans。通知。理论(2021)·Zbl 1475.49057号
[13] Nenna,L.,《多边际最优运输的数值方法》(2016),(博士论文)
[14] Benamou,J.-D。;Carlier,G。;Nenna,L.,广义不可压缩流,多边缘输运和Sinkhorn算法,数值。数学。,142, 1, 33-54 (2019) ·Zbl 1411.76147号
[15] Anderes,E。;博格沃德,S。;Miller,J.,《离散Wasserstein重心:离散数据的最佳传输》,《数学》。方法操作。决议,84,2389-409(2016)·Zbl 1353.90074号
[16] 科塔,C。;Friesecke,G。;Klüppelberg,C.,密度泛函理论和库仑成本下的最优运输,Comm.Pure Appl。数学。,66, 4, 548-599 (2013) ·Zbl 1266.82057号
[17] Buttazzo,G。;德帕斯卡尔,L。;Gori-Gorgi,P.,电子密度泛函理论的最优传输公式,物理学。版本A,85,6,第062502条pp.(2012)
[18] 南卡罗来纳州迪马里诺。;Gerolin,A。;Nenna,L.,具有排斥成本的最优运输理论,Topol。最佳方案。最佳方案。Transp.公司。,17, 204-256 (2017) ·兹伯利1387.49034
[19] Carlier,G。;Nazaret,B.,行列式的最优运输,ESAIM控制优化。计算变量,14,4,678-698(2008)·Zbl 1160.49015号
[20] Benamou,J.-D。;Carlier,G。;Nenna,L.,用库仑成本求解多边际最优运输问题的数值方法,(通信、成像、科学和工程中的分裂方法(2016),Springer),577-601·Zbl 1372.65188号
[21] Benamou,J.-D。;Carlier,G.公司。;南卡罗来纳州迪马里诺。;Nenna,L.,二阶变分平均场博弈的熵最小化方法,数学。模型方法应用。科学。,29, 08, 1553-1583 (2019) ·Zbl 07139235号
[22] Lin,T。;Ho,N。;库图里,M。;Jordan,M.I.,关于近似多边际最优运输的复杂性(2019),arXiv预印本arXiv:1910.00152
[23] Friedland,S.,《张量最优传输、测量集之间的距离和张量标度》(2020),ArXiv预打印ArXiv:2005.00945
[24] Tupitsa,N。;Dvurechensky,P。;Gasnikov,A。;Uribe,C.A.,《通过加速交替最小化实现多边际最优运输》(决策与控制会议(2020年),IEEE),6132-6137
[25] Karp,R.M.,组合问题中的可约性,(计算机计算复杂性(1972),Springer),85-103·Zbl 1467.68065号
[26] M.R.Garey,D.S.Johnson,《计算机与难治性》,第174卷,1979年·Zbl 0411.68039号
[27] 博格沃德,S。;Patterson,S.,关于寻找稀疏Wasserstein重心的计算复杂性,J.Comb。最佳。,41, 3, 736-761 (2021) ·Zbl 1511.68122号
[28] Yemelicher,V。;科瓦列夫,M.M。;Dravtsov,M。;Lawden,G.,《多面体、图和优化》(1984),剑桥大学出版社·Zbl 0523.52002号
[29] De Loera,J.A。;Kim,E.D.,运输多面体的组合数学和几何:更新,离散。地理。阿尔盖布。梳。,625, 37-76 (2014) ·兹比尔1360.90169
[30] 帕帕迪米特里奥,C.H。;Roughgarden,T.,《计算多层博弈中的相关均衡》,J.ACM,55,3,1-29(2008)·Zbl 1314.91012号
[31] Wainwright,M.J。;Jordan,M.I.,《图形模型中的变分推理:从边缘多面体看》(Allerton Conference on Communication,Control,and Computing,41(2003)),961-971
[32] Bertsimas,D。;Tsitsiklis,J.N.,《线性优化导论》(1997),马萨诸塞州贝尔蒙特雅典娜科学出版社
[33] M.Grötschel。;Lovász,L。;Schrijver,A.,组合优化中的椭球方法及其后果,组合数学,1,2169-197(1981)·Zbl 0492.90056号
[34] Rockafellar,R.T.,《凸分析》(1970),普林斯顿大学出版社·Zbl 0229.90020号
[35] Sion,M.,《关于一般极小极大定理》,太平洋数学杂志。,8, 1, 171-176 (1958) ·兹伯利0081.11502
[36] Papadimitriou,C.H.,矩阵的最大子行列式,Bull。希腊数学。Soc.,25,25,95-105(1984)·Zbl 0592.15004号
[37] 医学博士Summa。;艾森布兰德,F。;法恩扎,Y。;Moldenhauer,C.,《关于最大体积单纯形和子行列式》,(离散算法研讨会(2014),SIAM),315-323·Zbl 1371.68290号
[38] Fujishige,S.,《子模块函数与优化》(2005),Elsevier·Zbl 1119.90044号
[39] Bach,F.,《用子模块函数学习:凸优化观点》,Found。趋势马赫数。学习。,6, 2-3, 145-373 (2013) ·Zbl 1280.68001号
[40] A.Borodin,H.C.Lee,Y.Ye,Max-sum多样化,单调子模块函数和动态更新,见:数据库系统原理研讨会,2012年,第155-166页·Zbl 1452.68273号
[41] A.Prasad,S.Jegelka,D.Batra,《子模块满足结构化:在指数大的结构化项目集中发现不同子集》,载于:《神经信息处理系统进展》,2014年,第2645-2653页。
[42] Vondrák,J.,组合优化中的子模块(2007),卡洛瓦大学,Matematicko-fyzikálnífakulta
[43] 亚当森,D。;Deligkas,A。;古塞夫,V.V。;Potapov,I.,《关于晶体结构预测中能量最小化的难度》,(信息学理论与实践当前趋势国际会议(2020年),施普林格),587-596·Zbl 1440.82010年
[44] 古斯菲尔德,D。;Pitt,L.,最小费用2-SAT问题的有界逼近,算法,8,1-6103-117(1992)·Zbl 0753.68048号
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