In this paper we consider the problem of minimizing a general quadratic function over the mixed integer points in an ellipsoid. This problem is strongly NP-hard, NP-hard to approximate within a constant factor, and optimal solutions can be irrational. In our main result we show that an arbitrarily good solution can be found in polynomial time, if we fix the number of integer variables. This algorithm provides a natural extension to the mixed integer setting, of the polynomial solvability of the trust region problem proven by Ye, Karmarkar, Vavasis, and Zippel. Our result removes a key bottleneck in the design and analysis of model trust region methods for mixed integer nonlinear optimization problems. The techniques introduced to prove this result are of independent interest and can be used in other mixed integer programming problems involving quadratic functions. As an example we consider the problem of minimizing a general quadratic function over the mixed integer points in a polyhedron. For this problem, we show that a solution satisfying weak bounds with respect to optimality can be computed in polynomial time, provided that the number of integer variables is fixed. It is well-known that finding a solution satisfying stronger bounds cannot be done in polynomial time, unless P=NP.


翻译:本文研究在椭球体内的混合整数点上最小化一般二次函数的问题。该问题具有强NP难度、难以在常数因子内近似逼近,且最优解可能为无理数。我们的主要结果表明:若固定整数变量个数,可在多项式时间内找到任意精度的高质量解。该算法将Ye、Karmarkar、Vavasis和Zippel证明的信赖域问题多项式可解性自然推广至混合整数场景。这一结果消除了混合整数非线性优化问题中模型信赖域方法设计与分析的关键瓶颈。证明该结果所引入的技术具有独立价值,可应用于其他涉及二次函数的混合整数规划问题。作为应用实例,我们考虑在多面体内的混合整数点上最小化一般二次函数的问题。结果表明:在固定整数变量个数的前提下,可在多项式时间内计算满足弱最优性边界的解。而众所周知,除非P=NP,否则在多项式时间内无法找到满足更强边界的解。

0
下载
关闭预览

相关内容

FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
开源书:PyTorch深度学习起步
专知会员服务
51+阅读 · 2019年10月11日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2024年3月26日
Arxiv
0+阅读 · 2024年3月25日
Arxiv
29+阅读 · 2023年1月12日
Knowledge Embedding Based Graph Convolutional Network
Arxiv
24+阅读 · 2021年4月23日
Arxiv
21+阅读 · 2021年2月13日
Arxiv
102+阅读 · 2020年3月4日
Arxiv
21+阅读 · 2019年8月21日
Arxiv
14+阅读 · 2018年5月15日
Arxiv
11+阅读 · 2018年1月18日
VIP会员
最新内容
《离线语言支持系统:面向空战战术决策》
专知会员服务
0+阅读 · 23分钟前
俄乌战场地面机器人如何改写战争规则
专知会员服务
8+阅读 · 6月14日
《无人水面艇文献综述与结构设计》135页
专知会员服务
12+阅读 · 6月13日
相关VIP内容
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
相关论文
Arxiv
0+阅读 · 2024年3月26日
Arxiv
0+阅读 · 2024年3月25日
Arxiv
29+阅读 · 2023年1月12日
Knowledge Embedding Based Graph Convolutional Network
Arxiv
24+阅读 · 2021年4月23日
Arxiv
21+阅读 · 2021年2月13日
Arxiv
102+阅读 · 2020年3月4日
Arxiv
21+阅读 · 2019年8月21日
Arxiv
14+阅读 · 2018年5月15日
Arxiv
11+阅读 · 2018年1月18日
相关基金
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员