×

用混合整数二阶锥规划计算精确的D最优设计。 (英语) Zbl 1331.62384号

小结:让一个实验的设计由一个具有非负分量的权重的(s)维向量(mathbf{w})表示。让统计模型参数估计的\(\mathbf{w})的质量通过\(D\)-最优性标准来衡量,该标准定义为信息矩阵的行列式的\(m\)根\(m(\mathbf{w})=\sum_{i=1}^{s} w个_{i} A类_{i} A类_{i} ^{T}\),其中\(A_{i}\)、\(i=1,\ldots,s\)是具有\(m\)行的已知矩阵。{}本文证明了\(D)-最优性准则是二阶锥可表示的。因此,二阶锥规划方法可用于计算权重向量上具有任何线性约束系统的近似(D)-最优设计。更重要的是,所建议的特征允许我们计算准确的\(D)-优化设计,这得益于专门用于解决混合整数二阶锥规划问题的高质量分支求解器。我们的结果推广到了(D{K})-最优性准则的情况,该准则度量了由满秩系数矩阵(K)定义的线性参数子系统的估计的(mathbf{w})的质量。{}我们证明了其他一些广泛使用的准则也是二阶锥可表示的,例如\(A\)-、\(A_{K}\)-、\(G\)-和\(I\)-最优性准则。{}我们给出了几个数值例子,证明了该方法的有效性和通用性。我们表明,在许多情况下,混合整数二阶锥规划方法允许我们找到一个可证明的最优精确设计,而标准启发式系统地错过了最优。

MSC公司:

62K05美元 最佳统计设计
65千5 数值数学规划方法
90立方厘米 混合整数编程
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用

参考文献:

[1] Alizadeh,F.和Goldfarb,D.(2003年)。二阶圆锥编程。数学。程序。95 3-51. ·Zbl 1153.90522号 ·文件编号:10.1007/s10107-002-0339-5
[2] Andersen,E.D.、Jensen,B.、Jenson,J.、Sandvik,R.和WorsöE,U.(2009年)。MOSEK第6版。技术报告TR-2009-3,MOSEK。
[3] Atkinson,A.C.和Donev,A.N.(1992年)。最佳实验设计8。牛津大学出版社,牛津·Zbl 0829.62070号
[4] Bailey,R.A.和Cameron,P.J.(2009年)。最优设计的组合数学。2009年组合数学调查。伦敦数学学会讲座笔记系列365 19-73。剑桥大学出版社,剑桥·Zbl 1182.05010号 ·doi:10.1017/CBO9781107325975.003
[5] Ben-Tal,A.和Nemirovski,A.(1987)。现代凸优化讲座:分析、算法和工程应用2。费城SIAM·Zbl 0986.90032号 ·doi:10.1137/1.9780898718829
[6] Boyd,S.和Vandenberghe,L.(2004年)。凸优化。剑桥大学出版社,剑桥·Zbl 1058.90049号
[7] Chaloner,K.和Verdinelli,I.(1995年)。贝叶斯实验设计:综述。统计师。科学。10 273-304·Zbl 0955.62617号 ·doi:10.1214/ss/1177009939
[8] Chen,A.和Esfahanian,A.H.(2005)。(t)-最优((n,m))图的人口统计学,其中(n<=12)。在AMCS 121-127中。内华达州拉斯维加斯CSREA出版社。
[9] Cook,D.和Fedorov,V.(1995年)。实验设计的约束优化。统计26 129-178·Zbl 0812.62080号 ·doi:10.1080/02331889508802474
[10] 库克·R·D和蒂博多·L·A(1980)。边际限制\(D\)-最优设计。J.Amer。统计师。协会75 366-371·Zbl 0437.62071号 ·doi:10.2307/2287460
[11] Duarte,B.P.M.和Wong,W.K.(2015)。寻找非线性模型的贝叶斯最优设计:一种基于半定规划的方法。国际统计版次·doi:10.1111/insr.12073
[12] Fedorov,V.和Lee,J.(2000)。统计学实验设计。《半定规划手册》(H.Wolkowicz,R.Saigal和L.Vandenberghe编辑)。多德雷赫特·克鲁沃·Zbl 0957.90516号 ·doi:10.1007/978-1-4615-4381-7_17
[13] Fedorov,V.V.(1972年)。最佳实验理论。纽约学术出版社。
[14] Filová,L.、Trnovská,M.和Harman,R.(2012)。用半定规划方法计算极大极小有效实验设计。Metrika梅特里卡75 709-719·Zbl 1362.62151号 ·doi:10.1007/s00184-011-0348-6
[15] Haines,L.M.(1987)。退火算法在线性回归模型精确优化设计构造中的应用。技术计量29 439-447·Zbl 0632.62071号 ·doi:10.2307/1269455
[16] Harman,R.(2014)。计算实验的(D)最优分层设计的乘法。J.统计。计划。推论146 82-94·Zbl 1279.62152号 ·doi:10.1016/j.jspi.2013.10.03
[17] Harman,R.和Filová,L.(2014)。使用整数二次规划计算有效的精确实验设计。计算。统计师。数据分析。71 1159-1167. ·Zbl 1471.62087号
[18] Harman,R.和Jurík,T.(2008)。使用线性规划的单纯形方法计算最佳实验设计。计算。统计师。数据分析。53 247-254. ·Zbl 1231.62142号 ·doi:10.1016/j.csda.2008.06.023
[19] Harman,R.和Pronzato,L.(2007)。(D)-优化设计算法中去除非最优支持点的改进。统计师。普罗巴伯。莱特。77 90-94. ·Zbl 1106.62080号 ·doi:10.1016/j.spl.2006.05.014
[20] Heredia-Langner,A.、Carlyle,W.M.、Montgomery,D.C.、Borror,C.M.和Runger,G.C.(2003)。构造D最优设计的遗传算法。J.资格。Technol公司。35 28-46.
[21] IBM ILOG(2009)。IBM ILOG CPLEX V12.1。CPLEX用户手册。国际商业机器公司技术报告。
[22] Kiefer,J.和Wolfowitz,J.(1960)。两个极值问题的等价性。加拿大。数学杂志。12 363-366. ·Zbl 0093.15602号 ·doi:10.4153/CJM-1960-030-4
[23] Lobo,M.S.、Vandenberghe,L.、Boyd,S.和Lebret,H.(1998)。二阶锥规划的应用。线性代数应用。284 193-228. ·Zbl 0946.90050号 ·doi:10.1016/S0024-3795(98)10032-0
[24] Löfberg,J.(2004)。YALMIP:Matlab中用于建模和优化的工具箱。2004年IEEE计算机辅助控制系统设计国际研讨会284-289。IEEE,纽约。
[25] Lu,Z.和Pong,T.K.(2013)。通过内点法计算最佳实验设计。SIAM J.矩阵分析。申请。34 1556-1580. ·Zbl 1425.6206号 ·数字对象标识代码:10.1137/120895093
[26] 马丁·马丁·R、托斯尼·B和洛佩斯·菲达尔戈·J(2007)。使用乘法算法构造边际和条件受限设计。计算。统计师。数据分析。51 5547-5561. ·Zbl 1445.62201号
[27] Mitchell,T.J.(1974)。构造“D最优”实验设计的一种算法。技术计量16 203-210·Zbl 0297.62055号 ·doi:10.2307/1267940
[28] Papp,D.(2012)。有理函数回归的优化设计。J.Amer。统计师。协会107 400-411·Zbl 1261.62072号 ·doi:10.1080/01621459.2012.656035
[29] Petingi,L.、Boesch,F.和Suffel,C.(1998年)。关于具有最大生成树数的图的特征。离散数学。179 155-166. ·Zbl 0895.05052号 ·doi:10.1016/S0012-365X(97)00034-4
[30] Pronzato,L.和Zhigljavsky,A.(2014)。凹和可微准则紧集上最优设计的算法构造。统计学杂志。计划。推论154 141-155·Zbl 1297.62175号 ·doi:10.1016/j.jspi.2014.04.005
[31] Pukelsheim,F.(1993)。实验的优化设计。纽约威利·Zbl 0834.62068号
[32] Pukelsheim,F.和Rieder,S.(1992年)。近似设计的有效舍入。生物特征79 763-770·doi:10.1093/biomet/79.4.763
[33] 罗德里格斯(Rodriguez,M.)、琼斯(Jones,B.)、博罗(Borror,C.M.)和蒙哥马利(Montgomery,D.C.)(2010年)。生成并评估精确的(G)最优设计。J.资格。Technol公司。42 3-20。
[34] Sagnol,G.(2011年)。计算多响应实验的最优设计简化为二阶锥规划。J.统计。计划。推断141 1684-1708·Zbl 1207.62156号 ·doi:10.1016/j.jspi.2010.11.031
[35] Sagnol,G.(2012年)。PICOS,一个用于圆锥优化求解器的Python接口。技术报告编号:12-48,邮政编码:。
[36] Sagnol,G.(2013)。关于实函数在对称矩阵中的半定表示。线性代数应用。439 2829-2843. ·兹比尔1282.90122 ·doi:10.1016/j.laa.2013.08.021
[37] Sagnol,G.和Harman,R.(2013)。用混合整数二阶锥规划计算精确D最优设计。预打印。可从获取。arXiv:1307.4953v2·Zbl 1331.62384号 ·doi:10.1214/15-AOS1339
[38] Seber,G.A.F.(2008)。统计学家矩阵手册。新泽西州霍博肯市威利·Zbl 1143.15001号
[39] Silvey,S.D.、Titterington,D.M.和Torsney,B.(1978年)。有限设计空间上的优化设计算法。通信统计。理论方法7 1379-1389·Zbl 0389.62061号 ·doi:10.1080/03610927808827719
[40] Tack,L.和Vandebroek,M.(2004)。优化设计中预算受限的运行订单。J.统计。计划。推论124 231-249·Zbl 1095.62090号 ·doi:10.1016/S0378-3758(03)00193-9
[41] Titterington,D.M.(1976年)。有限设计空间上计算\(D\)-最优设计的算法。《1976年信息科学与系统大会论文集》213-216。约翰霍普金斯大学电子工程系,马里兰州巴尔的摩。
[42] Vandenberghe,L.、Boyd,S.和Wu,S.-P.(1998)。线性矩阵不等式约束下的行列式最大化。SIAM J.矩阵分析。申请。19 499-533·Zbl 0959.90039号 ·doi:10.1137/S0895479896303430
[43] Welch,W.J.(1982)。基于D最优和其他标准的实验设计的分枝定界搜索。《技术计量学》24 41-48·Zbl 0483.62064号 ·doi:10.2307/1267576
[44] Wright,S.E.、Sigal,B.M.和Bailer,A.J.(2010年)。实验设计的工作周优化:可变采样成本的精确设计。《农业杂志》。生物与环境。统计数据15 491-509·Zbl 1306.62364号 ·文件编号:10.1007/s13253-010-0037-3
[45] Wynn,H.P.(1970)。(D)最优实验设计的连续生成。安。数学。统计师。41 1655-1664. ·Zbl 0224.62038号 ·doi:10.1214/aoms/1177696809
[46] Yang,M.、Biedermann,S.和Tang,E.(2013)。非线性模型的优化设计:一种通用而有效的算法。J.Amer。统计师。协会108 1411-1420·Zbl 1283.62161号 ·doi:10.1080/01621459.2013.806268
[47] Yu,Y.(2010)。计算最优设计的一般算法的单调收敛性。安。统计师。38 1593-1606. ·Zbl 1189.62125号 ·doi:10.1214/09-AOS761
[48] Yu,Y.(2011)\通过鸡尾酒算法进行(D\)-优化设计。统计计算。21 475-481. ·兹比尔1270.62107 ·doi:10.1007/s11222-010-9183-2
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配,可能包含数据转换错误。在某些情况下,zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献,而不要求完整或完全匹配。