AF: Small: Geometry and Complexity Theory

AF:小:几何和复杂性理论

基本信息

  • 批准号:
    1814254
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 48.25万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2018
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2018-06-01 至 2022-05-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Linear algebra, which includes computing the solutions to a system of linear equations, is at the heart of all scientific computation. The core computation of linear algebra is matrix multiplication. In 1968 V. Strassen discovered that the widely used and assumed best algorithm for matrix multiplication is not optimal. Since then there has been intense research in both developing better algorithms and determining the limits of how much the current algorithms can be improved. There are three parts to the project. The first two are: practical construction of algorithms for matrix multiplication, and determining the above-mentioned limits. The third addresses a fundamental question of L. Valiant which is an algebraic analog of the famous P versus NP problem. Valiant asked if a polynomial that can be written down efficiently also must admit an efficient algorithm to compute it. All three parts will be approached using theoretical mathematics not traditionally utilized in the study of these questions (representation theory and algebraic geometry). The practical construction of algorithms in this project could potentially have impact across all scientific computation. The novel use of modern mathematical techniques previously not used in theoretical computer science will enrich both fields, opening new questions in mathematics and providing new techniques to computer science.The exponent of matrix multiplication, denoted omega, is the fundamental constant that governs the complexity of basic operations in linear algebra. It is currently known that omega is somewhere between 2 and 2.38. Independent of the exponent, practical matrix multiplication (of matrices of size that actually arise in practice) is only around 2.79. For example, matrices of size 1000x1000 may be effectively multiplied by performing (1000)^{2.79} arithmetic operations. If algorithms to achieve an omega of 2.38 were known, the same matrix operation can be performed using 220 million fewer arithmetic operations. By exploiting representation theory, this project will develop practical algorithms with the goal of lowering this practical exponent. It will also address the exponent by analyzing the feasibility of Strassen's asymptotic rank conjecture and its variants, which are proposed paths towards proving upper bounds on the exponent. The project will also address two aspects of Valiant's conjecture on permanent versus determinant. First, commutative algebra will be used to improve the current lower bound for the conjecture, which has not advanced since 2005. The investigator and a co-author have proven that Valiant's conjecture is true under the restricted model of equivariance. The second aspect will investigate loosening this restriction to weaker hypotheses under which the conjecture is still provable.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
线性代数,包括计算线性方程组的解,是所有科学计算的核心。线性代数的核心计算是矩阵乘法。1968年,V.斯特拉森发现,广泛使用的和假定的最佳矩阵乘法算法并不是最佳的。从那时起,在开发更好的算法和确定当前算法可以改进多少的限制方面进行了大量的研究。该项目有三个部分。前两个是:矩阵乘法算法的实际构造,以及确定上述限制。第三个是关于L的一个基本问题。Valiant是著名的P对NP问题的代数模拟。Valiant问,如果一个多项式,可以有效地写下来,也必须承认一个有效的算法来计算它。所有这三个部分将接近使用理论数学传统上不利用研究这些问题(表示论和代数几何)。该项目中算法的实际构建可能会对所有科学计算产生影响。新的现代数学技术的使用以前没有在理论计算机科学中使用,将丰富这两个领域,在数学中开辟新的问题,并提供新的技术,以计算机科学。矩阵乘法的指数,表示为欧米茄,是基本常数,决定了线性代数中基本运算的复杂性。目前已知ω在2和2.38之间。与指数无关,实际的矩阵乘法(实际出现的矩阵大小)仅为2.79左右。例如,大小为1000 x1000的矩阵可以通过执行(1000)^{2.79}算术运算来有效地相乘。如果已知实现Ω为2.38的算法,则可以使用少2.2亿次算术运算来执行相同的矩阵运算。通过利用表示理论,本项目将开发实用算法,目标是降低这一实用指数。它还将通过分析斯特拉森的渐近秩猜想及其变体的可行性来解决指数,这些猜想及其变体是证明指数上界的建议路径。该项目还将解决两个方面的Valiant的猜想对永久与行列式。首先,交换代数将被用来改善目前的下界的猜想,这已经没有先进的自2005年以来。研究者和合著者证明了Valiant猜想在等方差限制模型下是正确的。第二个方面将研究放宽这一限制,以较弱的假设下,猜想仍然是可证明的。这个奖项反映了NSF的法定使命,并已被认为是值得的支持,通过评估使用基金会的智力价值和更广泛的影响审查标准。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Towards a geometric approach to Strassen’s asymptotic rank conjecture
走向斯特拉森渐近秩猜想的几何方法
  • DOI:
    10.1007/s13348-020-00280-8
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    1.1
  • 作者:
    Conner, Austin;Gesmundo, Fulvio;Landsberg, Joseph M.;Ventura, Emanuele;Wang, Yao
  • 通讯作者:
    Wang, Yao
Multilinear Compressive Sensing and an Application to Convolutional Linear Networks
多线性压缩感知及其在卷积线性网络中的应用
Matrix product states and the quantum max-flow/min-cut conjectures
矩阵乘积状态和量子最大流/最小割猜想
  • DOI:
    10.1063/1.5026985
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
  • 影响因子:
    1.3
  • 作者:
    Gesmundo, Fulvio;Landsberg, J. M.;Walter, Michael
  • 通讯作者:
    Walter, Michael
Explicit polynomial sequences with maximal spaces of partial derivatives and a question of K. Mulmuley
  • DOI:
    10.4086/toc.2019.v015a003
  • 发表时间:
    2017-05
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Fulvio Gesmundo;J. Landsberg
  • 通讯作者:
    Fulvio Gesmundo;J. Landsberg
Algebraic geometry and representation theory in the study of matrix multiplication complexity and other problems in theoretical computer science
理论计算机科学中矩阵乘法复杂性及其他问题研究中的代数几何和表示论
{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Joseph Landsberg其他文献

Geheilter Fall von Abducens — Lähmung mit Diabetes mellitus

Joseph Landsberg的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Joseph Landsberg', 18)}}的其他基金

AF: Small: The complexity of matrix multiplication
AF:小:矩阵乘法的复杂度
  • 批准号:
    2203618
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 48.25万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Texas Geometry and Topology Conference
德克萨斯几何和拓扑会议
  • 批准号:
    1812040
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    $ 48.25万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Geometry and Complexity Theory
几何与复杂性理论
  • 批准号:
    1405348
  • 财政年份:
    2015
  • 资助金额:
    $ 48.25万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Conference/Workshop New Directions in Exterior Differential Systems
会议/研讨会外部差速系统的新方向
  • 批准号:
    1321212
  • 财政年份:
    2013
  • 资助金额:
    $ 48.25万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Anlaytic Geometry and Representation Theory
解析几何与表示论
  • 批准号:
    1006353
  • 财政年份:
    2010
  • 资助金额:
    $ 48.25万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Analytic Geometry and Representation Theory
解析几何与表示论
  • 批准号:
    0805782
  • 财政年份:
    2008
  • 资助金额:
    $ 48.25万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Geometric Applications of Exterior Differential Systems
外差速系统的几何应用
  • 批准号:
    0539421
  • 财政年份:
    2005
  • 资助金额:
    $ 48.25万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: Exterior Differential System Approach to Periodic Orbits in Hamiltonian Systems
合作研究:哈密顿系统中周期轨道的外微分系统方法
  • 批准号:
    0505468
  • 财政年份:
    2005
  • 资助金额:
    $ 48.25万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Geometric Applications of Exterior Differential Systems
外差速系统的几何应用
  • 批准号:
    0305829
  • 财政年份:
    2003
  • 资助金额:
    $ 48.25万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Mathematical Sciences: Geometric Applications of Exterior Differential Systems
数学科学:外微分系统的几何应用
  • 批准号:
    9626640
  • 财政年份:
    1996
  • 资助金额:
    $ 48.25万
  • 项目类别:
    Standard Grant

相似国自然基金

昼夜节律性small RNA在血斑形成时间推断中的法医学应用研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2024
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
tRNA-derived small RNA上调YBX1/CCL5通路参与硼替佐米诱导慢性疼痛的机制研究
  • 批准号:
    n/a
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    10.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
Small RNA调控I-F型CRISPR-Cas适应性免疫性的应答及分子机制
  • 批准号:
    32000033
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    24.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
Small RNAs调控解淀粉芽胞杆菌FZB42生防功能的机制研究
  • 批准号:
    31972324
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    58.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
变异链球菌small RNAs连接LuxS密度感应与生物膜形成的机制研究
  • 批准号:
    81900988
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    21.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
基于small RNA 测序技术解析鸽分泌鸽乳的分子机制
  • 批准号:
    31802058
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    26.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
肠道细菌关键small RNAs在克罗恩病发生发展中的功能和作用机制
  • 批准号:
    31870821
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    56.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
Small RNA介导的DNA甲基化调控的水稻草矮病毒致病机制
  • 批准号:
    31772128
  • 批准年份:
    2017
  • 资助金额:
    60.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于small RNA-seq的针灸治疗桥本甲状腺炎的免疫调控机制研究
  • 批准号:
    81704176
  • 批准年份:
    2017
  • 资助金额:
    20.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
水稻OsSGS3与OsHEN1调控small RNAs合成及其对抗病性的调节
  • 批准号:
    91640114
  • 批准年份:
    2016
  • 资助金额:
    85.0 万元
  • 项目类别:
    重大研究计划

相似海外基金

AF: SMALL: The Geometry of Integer Programming and Lattices
AF:小:整数规划和格的几何
  • 批准号:
    2318620
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 48.25万
  • 项目类别:
    Standard Grant
AF: Small: Computational Geometry from a Fine-Grained Perspective
AF:小:细粒度角度的计算几何
  • 批准号:
    2224271
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 48.25万
  • 项目类别:
    Standard Grant
AF: Small: The Geometry of Learning on Structured Data Objects
AF:小:结构化数据对象学习的几何
  • 批准号:
    2115677
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 48.25万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: AF: Small: On the Complexity of Semidefinite and Polynomial Optimization through the Lens of Real Algebraic Geometry
合作研究:AF:小:通过实代数几何的视角探讨半定和多项式优化的复杂性
  • 批准号:
    2128527
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 48.25万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: AF: Small: On the Complexity of Semidefinite and Polynomial Optimization through the Lens of Real Algebraic Geometry
合作研究:AF:小:通过实代数几何的视角探讨半定和多项式优化的复杂性
  • 批准号:
    2128702
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 48.25万
  • 项目类别:
    Standard Grant
AF: Small: Algorithmic Foundation and Framework for Subdivision Methods in Motion Planning and Computational Geometry
AF:小:运动规划和计算几何中细分方法的算法基础和框架
  • 批准号:
    2008768
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 48.25万
  • 项目类别:
    Standard Grant
AF: Small: High-dimensional geometry and probability for efficient inference
AF:小:高维几何和概率以实现高效推理
  • 批准号:
    2006994
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 48.25万
  • 项目类别:
    Standard Grant
AF: Small: Symmetry, Randomness and Computations in Real Algebraic Geometry
AF:小:实代数几何中的对称性、随机性和计算
  • 批准号:
    1910441
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 48.25万
  • 项目类别:
    Standard Grant
AF: Small: Algorithms for Fundamental Optimization Problems in Computational Geometry
AF:小:计算几何中基本优化问题的算法
  • 批准号:
    1909171
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 48.25万
  • 项目类别:
    Standard Grant
AF: Small: Geometry of Polynomials and Algorithm Design
AF:小:多项式几何与算法设计
  • 批准号:
    1812919
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    $ 48.25万
  • 项目类别:
    Standard Grant
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了