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生成具有受挫循环的加权MAX-2-SAT实例:RBM案例研究。 (英语) Zbl 1525.68146号

摘要:许多优化问题可以转化为最大可满足性(MAX-SAT)形式,并且已经开发了许多求解器来解决此类问题。要评估MAXSAT解算器,可以方便地使用已知解生成硬MAX-SAT实例。在这里,我们提出了一种生成加权MAX-2-SAT实例的方法,该方法受到量子退火团体使用的阻挠-停止算法的启发。我们将该算法推广到一般二部耦合的情况,相关的优化问题是使节点值上的受限Boltzmann机器(RBM)能量最小化,这有助于有效地预训练RBM。生成实例的硬度可以通过称为挫折指数的中心参数进行调整。给出了该算法的两个版本:随机循环算法和结构化循环算法。对于随机Lop算法,我们从挫败度的角度对其数学性质进行了深入的理论和实证分析,并在挫败度指数驱动的硬度标度行为中观察到了双相变行为。对于结构化回路算法,我们表明,在高回路密度的情况下,它比随机回路算法在硬度上有了改进,硬度的变化可以通过受挫权重的集中进行调节。

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68T20型 人工智能背景下的问题解决(启发式、搜索策略等)
68T05型 人工智能中的学习和自适应系统
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参考文献:

[1] 萨明·阿雷夫(Samin Aref)、安德鲁·梅森(Andrew J Mason)和马克·威尔逊(Mark C Wilson)。使用二进制编程计算签名网络挫折指数的精确方法。arXiv预印本arXiv:1611.09030,2016。
[2] Josep Argelich、Chu-Min Li、Felip Manya和Jordi Planes。第一次和第二次最大状态评估。《可满足性、布尔建模与计算杂志》,4:251-2782008·Zbl 1159.68561号
[3] Gilles Audemard和Laurent Simon。葡萄糖:一种预测习得从句质量的求解器。SAT竞赛,第7-8页,2009年。
[4] 弗朗西斯科·巴拉霍纳。伊辛自旋玻璃模型的计算复杂性。《物理学报A:数学与概论》,15(10):32411982年。
[5] 卞正兵(Zhengbing Bian)、法比安·丘达克(Fabian Chudak)、威廉·G·麦克雷迪(William G Macready)和杰迪·罗斯(Geordie Rose)。伊辛模式:教老问题新技巧。D波系统,2010年2月。
[6] Andreas Blass、Geoffrey Exo和Frank Harary。Paley图满足所有一阶邻接公理。图论杂志,5(4):435-4391981·Zbl 0472.05058号
[7] 贝拉·博洛巴斯,克里斯蒂安·博格斯,詹妮弗·查耶斯,奥利弗·里尔丹等。稠密图序列上的渗流。概率年鉴,38(1):150-1832010·Zbl 1190.60090号
[8] 恩德雷·博罗斯(Endre Boros)、彼得·哈默(Peter L Hammer)和加布里埃尔·塔瓦雷斯(Gabriel Tavares)。二次无约束二进制优化(qubo)的局部搜索启发式算法。启发式杂志,13(2):99-1322007。
[9] 阿尔弗雷多·布劳恩斯坦(Alfredo Braunstein)、马克·梅扎德(Marc M´ezard)和里卡多·泽奇纳(Riccardo Zecchina)。调查传播:一种可满足性算法。随机结构与算法,27(2):201-2262005·Zbl 1087.68126号
[10] Shu Chen、Li Wang、Shi-Jian Gu和Yupeng Wang。具有次近邻相互作用的海森堡链的保真度和量子相变。物理评论E,76(6):0611082007。
[11] J Cheriyan、WH Cunningham、L Tuncel和Y Wang。离散数学和理论计算机科学中max 2-sat.DIMACS系列的线性规划和舍入方法,26:395-4141996·Zbl 0864.90102号
[12] Fan R.K.Chung、Ronald L.Graham和Richard M.Wilson。准随机图。Combinatorica,9(4):345-3621989年·Zbl 0715.05057号
[13] Adam Coates、Andrew Ng和Honglak Lee。无监督特征学习中单层网络的分析。《第十四届国际人工智能与统计会议论文集》,第215-223页,2011年。
[14] 路易斯·德·罗斯(Luiz De Rose)、凯尔·加利文(Kyle Gallivan)、埃夫斯特拉蒂奥斯·加洛普洛斯(Efstratios Gallopoulos)、B·马尔索夫(B Marsolf)和D·帕多瓦(D Padua)。Falcon:一个matlab交互式重组编译器。在并行计算语言和编译器国际研讨会上,第269-288页。斯普林格,1995年。
[15] 塔索斯·迪米特里奥。具有种植分配的Sat分布以及决策和优化问题之间的阶段转换。离散应用数学,153(1-3):58-722005·Zbl 1091.68059号
[16] 瑞克·杜勒特(Rick Durrett)。概率:理论与实例,第49卷。剑桥大学出版社,2019年·Zbl 1440.60001号
[17] 马克·埃林厄姆(Mark N Ellingham)。顶点切换、同构和伪相似。图论杂志,15(6):563-5721991·Zbl 0802.05057号
[18] Dumitru Erhan、Yoshua Bengio、Aaron Courville、Pierre-Antoine Manzagol、Pascal Vincent和Samy Bengio。为什么无监督的预培训有助于深度学习?机器学习研究杂志,11(2月):625-6602010·Zbl 1242.68219号
[19] 维塔利·费尔德曼(Vitaly Feldman)、威尔·珀金斯(Will Perkins)和桑托什·万帕拉(Santosh Vempala)。关于随机可满足问题的复杂性。SIAM计算期刊,47(4):1294-13382018·Zbl 1396.68057号
[20] 沃纳·芬切尔和唐纳德·布莱克特。凸锥、集合和函数。普林斯顿大学数学系,物流研究项目,1953年·Zbl 0053.12203号
[21] Asja Fischer和Christian Igel。受限玻尔兹曼机器简介。在伊比利亚模式识别大会上,第14-36页。施普林格,2012年·Zbl 1326.68220号
[22] 爱德华多·弗雷德金(Eduardo Fradkin)和伦纳德·苏斯金(Leonard Susskind)。仪表系统和磁铁的秩序和混乱。物理评论D,17(10):26371978。
[23] 杰罗姆·弗里德曼(Jerome H Friedman)。随机梯度增强。计算统计与数据分析,38(4):367-3782002·Zbl 1072.65502号
[24] 迈克尔·加里(Michael R.Garey)和大卫·约翰逊(David S.Johnson)。计算机与难治性;NP-完备性理论指南。W.H.Freeman&Co.,美国纽约州纽约市,1990年。ISBN 0716710455·Zbl 0411.68039号
[25] Michael R Garey、David S Johnson和Larry Stockmeyer。一些简化的np-完全问题。第六届ACM计算理论研讨会论文集,第47-63页。ACM,1974a。
[26] Michael R Garey、David S Johnson和Larry Stockmeyer。一些简化的np-完全问题。第六届ACM计算理论研讨会论文集,第47-63页。美国医学会,1974年b。
[27] 伊恩·普·根特和托比·沃尔什。sat相变。InECAI,第94卷,第105-109页。PITMAN,1994年。
[28] 查尔斯·盖尔。马尔可夫链蒙特卡罗最大似然。1991
[29] 罗伯特·格里菲斯(Robert B Griffiths)。ising铁磁体中的关联。ii、。外部磁场。数学物理杂志,8(3):484-4891967。
[30] 菲拉斯·哈姆策、达里尔·雅各布、安德鲁·奥乔亚、迪琳娜·佩雷拉、王文龙和赫尔穆特·卡兹格拉伯。从近到永恒:旋转玻璃种植、瓷砖拼图和约束满足问题。物理评论E,97(4):0433032018。
[31] 伊泰·亨(Itay Hen)、约书亚·约伯(Joshua Job)、塔米姆·奥尔巴什(Tameem Albash)、特洛伊斯·弗罗诺(Troels Fönnow)、马提亚斯·特洛伊尔(Matthias Troyer)和丹尼尔·利达尔。用植入式解决方案探索自旋类问题的量子加速。物理评论A,92(4):0423252015。
[32] 约翰·L·轩尼诗和大卫·A·帕特森。计算机体系结构:一种定量方法。Elsevier,2011年·Zbl 1003.68001号
[33] 克里斯·海德(Chris C Heyde)。关于对数正态分布的一个性质。英国皇家统计学会期刊:B辑(方法论),25(2):392-3931963·Zbl 0114.33802号
[34] 杰弗里·辛顿。通过最小化对比差异来培训专家产品。神经计算,14(8):1771-18002002·Zbl 1010.68111号
[35] 索林·伊斯特拉尔。统计力学、三维性和np完全性:I.伊辛模型跨非平面配分函数不稳定性的普遍性。2000年第三十二届ACM计算理论研讨会论文集,第87-96页·2012年6月1296日
[36] 唐纳德·约翰逊。求有向图的所有基本回路。SIAM计算机期刊,4(1):77-841975·Zbl 0275.05112号
[37] Scott Kirkpatrick、C Daniel Gelatt和Mario P Vecchi。模拟退火优化科学,220(4598):671-6801983·Zbl 1225.90162号
[38] 约翰·B·科古特。晶格规范理论和自旋系统简介。《现代物理学评论》,51(4):6591979。
[39] 尤金·F·克劳斯。出租车几何:非欧几里德几何的冒险。Courier Corporation,1986年。
[40] 马克·克伦特尔。优化问题的复杂性。计算机与系统科学杂志,36(3):490-5091988·Zbl 0652.68040号
[41] 迈克尔·克里夫列维奇和丹·维伦奇克。在预期多项式时间内求解随机可满足3cnf公式。第十七届ACM-SIAM离散算法研讨会论文集,第454-463页。工业与应用数学学会,2006年·Zbl 1192.68370号
[42] 所罗门·库尔贝克和理查德·莱布勒。关于信息和充分性。《数理统计年鉴》,22(1):79-861951·Zbl 0042.38403号
[43] 维平·库马尔。并行计算导论。Addison-Wesley Longman出版公司,2002年。
[44] Shiwei Lan、Jeffrey Streets和Babak Shahbaba。虫洞哈密顿蒙特卡罗。2014年第二十八届AAAI人工智能会议·Zbl 1349.62200号
[45] Yann LeCun、Yoshua Bengio和Geoffrey Hinton。深度学习自然,521(7553):4362015。
[46] 李宗道和杨晨宁。状态方程和相变的统计理论。ii、。晶格气体和伊辛模型。《物理评论》,87(3):4101952·Zbl 0048.43401号
[47] 迈克尔·勒温(Michael Lewin)、德罗·利夫纳特(Dror Livnat)和乌里·兹威克(Uri Zwick)。改进了最大2-sat和最大di-cut问题的舍入技术。在整数规划和组合优化国际会议上,第67-82页。斯普林格,2002年·Zbl 1049.90535号
[48] Haik Manukian、Yan Ru Pei、Sean RB Bearden和Massimiliano Di Ventra。受限玻尔兹曼机的模式辅助无监督学习。arXiv预印本arXiv:2001.055592020。
[49] Ruben Martins、Vasco Manquinho和Inˆes Lync。Open-wbo:模块化maxsat解算器。在可满足性测试理论与应用国际会议上,第438-445页。施普林格,2014年·Zbl 1423.68461号
[50] Prabhaker Mateti和Narsingh Deo。关于枚举图的所有回路的算法。SIAM计算机杂志,5(1):90-991976·Zbl 0331.05115号
[51] M Mezard和A Montanari。信息、物理和计算。牛津大学出版社,2009年·Zbl 1163.94001号
[52] Botond Moln´ar和M´aria Ercsey-Ravasz。模拟动力学用于解决max-sat问题。2014年,第14届细胞纳米网络及其应用国际研讨会(CNNA),第1-2页。IEEE,2014年。
[53] 雷米·莫纳森、里卡多·泽奇纳、斯科特·柯克帕特里克、巴特·塞尔曼和利多尔·特罗扬斯基。根据特征相变确定计算复杂度。《自然》,400(6740):133,1999年·Zbl 1369.68244号
[54] 基思·巴顿。一种求图的基本圈集的算法。ACM通讯,12(9):514-5181969·Zbl 0176.47205号
[55] 严汝培。循环算法。https://github.com/PeaBrane/Loop-Algorithm.git, 2019.
[56] 费尔南多·佩雷兹·克鲁兹。连续分布的Kullback-leibler散度估计。2008年IEEE信息理论国际研讨会,第1666-1670页。IEEE,2008年。
[57] 史蒂文·普雷斯特维奇。完全搜索和不完全搜索之间的关系。混合元启发式,第63-83页。施普林格,2008年·Zbl 1415.90047号
[58] 苏比尔·萨赫德夫。量子相变。《磁性和先进磁性材料手册》,2007年。
[59] 鲁斯兰·萨拉库丁诺夫。使用自适应mcmc学习深度boltzmann机器。《第27届国际机器学习大会论文集》(ICML-10),第943-950页,2010年。
[60] Ruslan Salakhutdinov和Geoffrey Hinton。Deep boltzmann机器。《人工智能与统计》,第448-4552009页。
[61] 福雷斯特·谢尔顿(Forrest Sheldon)、法比奥·L·特拉奥克沃(Fabio L Trarevoceo)和马西米利亚诺·迪·文特拉(Massimiliano Di Ventra)。用动态长程次序来应对非凸环境:Memcomputing是基准测试。物理评论E,100(5):0533112019。
[62] Ravid Shwartz-Ziv和Naftali Tishby。通过信息打开深度神经网络的黑匣子。arXiv预印本arXiv:1703.008102017。
[63] 乔治·F·西蒙斯。拓扑学和现代分析导论。东京,1963年·Zbl 0105.30603号
[64] 克里斯蒂安·斯密奇塞斯库和马克斯·威林。广义飞镖蒙特卡罗。模式识别,44(10-11):2738-27482011·兹比尔1218.68177
[65] 丹尼尔·索洛。线性和非线性规划。威利计算机科学与工程百科全书,2007年·Zbl 0653.90043号
[66] Niklas Sorensson和Niklas Een。微型卫星v1。13-具有冲突条款最小化的sat求解器。SAT,2005(53):1-22005·Zbl 1116.68083号
[67] Nitish Srivastava和Ruslan R Salakhutdinov。使用deep boltzmann机器进行多模态学习。《神经信息处理系统进展》,第2222-2230页,2012年·Zbl 1318.68154号
[68] 伊维林·斯托亚诺夫、马可·佐齐、苏珊娜·贝克尔和卡洛·乌米尔塔。波尔兹曼机器的关联算术:数字表示的作用。国际人工神经网络会议,第277-283页。斯普林格,2002年·Zbl 1013.68937号
[69] Robert Tarjan。有向图的基本回路的枚举。SIAM计算机杂志,2(3):211-2161973·Zbl 0274.05106号
[70] 詹姆斯·蒂尔南。找到图的基本回路的有效搜索算法。ACM通讯,13(12):722-7261970·兹比尔0225.94027
[71] 哈昆·特杰尔梅兰德和比约恩·凯尔·赫斯塔德。mcmc中的模式转换建议。斯堪的纳维亚统计杂志,28(1):205-2232001·Zbl 0972.65005号
[72] 法比奥·洛伦佐·特拉奥韦托和马西米利亚诺·迪文特拉。数字mem计算机器素数分解和np完全问题的多项式时间解。《混沌:非线性科学的跨学科期刊》,27:0231072017年·Zbl 1476.68087号
[73] F.L.Trarevose、P.Cicotti、F.Sheldon和M.Di Ventra。在解决硬优化问题时指数加速的证据。复杂性,2018(7982851),2018。
[74] 渡边修(Osamu Watanabe)和山本正木(Masaki Yamamoto)。max-2sat问题的平均案例分析。在可满足性测试理论与应用国际会议上,第277-282页。斯普林格,2006年·Zbl 1185.68658号
[75] Douglas Brent West等人,图论导论,第2卷。普伦蒂斯·霍尔上鞍河,新泽西州,1996年·Zbl 0845.05001号
[76] 史蒂夫·怀特。模拟退火中的尺度概念。InAIP会议记录,第122卷,第261-270页。AIP,1984年。
[77] J埃尔登·怀特西特。布尔代数及其应用。Courier Corporation,1995年。
[78] 乌利·沃尔夫。自旋系统的集体蒙特卡罗更新。《物理评论快报》,62(4):3611989年。
[79] David H Wolpert、William G Macready等。优化没有免费午餐定理。IEEE进化计算事务,1(1):67-821997。
[80] 柯旭和李伟。精确相变中的许多硬性例子。理论计算机科学,355(3):291-3022006·Zbl 1088.68163号
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