信息科学中图与超图划分问题的随机近似算法研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11471003
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    65.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A0409.图论及其应用
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2018-12-31

项目摘要

Graph partitioning problems have a wide range of applications in bio-informatics, computer science and engineering management. Hypergraph partitioning problems are one of the fundamental problems in hypergraph theory. Such problems have more complex and abstract structures than those raised in graph model.And hypergraph partitioning problems can provide a more accurate mathematical model in many actual demands coming from information sciences generally. Many graph and hypergraph partitioning problems which can be applied in information science are NP-hard and even difficult to be approximated. So it is important to investigate the problems from the algorithmic perspectives in the intersection of mathematics and computer science. However, it is always very difficult to design good algorithms for such problems only by structural methods due to their complex structures. Especially,we study some kinds of graph and hypergraph partitioning problems raising from information science,which are Limited capacity cluster bottlenecks partition, Graph balanced storage partition and Judicious partition, Restricted hypergraph list coloring and Randomized hypergraph on-line coloring. We focus on the these problems for design, analysis and experiment of their randomized approximation algorithms and randomized on-line algorithms. Generally,it requires more techniques from other areas of mathematics, for instance, the methods and tools in mathematical programming, high-dimensional geometry and probability.Moreover, the research on making use of the randomized rounding methods based on linear and semidefinite relaxation, Lováse local lemma and partial first-fit, etc.for solving the discrete optimization problems with abstract structures is complex and challenging.The substantive progress in this aspect of study has important significance in both theoretic and applications.
图划分问题是图论中的一个基本问题,在生物信息学、计算机科学以及工程管理等领域都有着非常广泛的应用。该问题的推广,超图划分问题,比图划分问题更加复杂,并且在信息科学中提供了比图划分更精确的数学模型。由于大部分图与超图划分问题都是NP困难的甚至难近似的, 一般都具有较为抽象的组合结构,所以很难仅从结构分析的角度得到解决。本课题选择几类在信息科学中有重要应用价值的图与超图划分问题,即有容量限制的聚类瓶颈划分、图的均衡存储划分和公平划分、超图的有限制列表染色和在线染色,开展这些问题的随机近似算法和在线算法的设计、分析和实验研究。研究中将充分利用数学规划、高维几何及随机分析等领域的知识,发展基于线形规划和半正定规划松弛的随机舍入方法、Lováse 局部引理等概率分析技巧以及Partial First-Fit等递归方法,期望在这些问题求解随机算法方面得到突破,研究实质进展具有重要的理论意义和应用价值。

结项摘要

图与超图优化划分问题是网络设计及优化领域里的基础性问题,并且许多重要的图优化划分问题都是NP困难的甚至难近似的,在并行计算、大规模集成电路设计、图像识别以及大规模复杂网络的有效存储上都具有非常重要的应用,因此从图的结构和算法方面对图优化问题进行研究在数学与计算机科学的交叉领域特别是信息网络科学中里占有极其重要的位置。 课题组选择在信息科学中有重要应用价值的若干图与超图划分问题及超图张量谱理论在超图划分应用等方面开展这些问题的结构研究以及随机算法和近似算法等方面的设计、分析和实验研究。近似算法和随机算法相比于精确算法具有简单实用和高效快速等优点,在实践中更为适用于解决数学与计算机科学交叉领域中出现的一些大规模的NP困难问题。在已取得的研究成果中课题组充分利用了图论、数学规划及随机分析等领域的知识和基于线形规划和半正定规划松弛等随机舍入方法深入研究了这些问题的极值特性以及在求解近似算法和随机算法方面获得了重要进展,文章发表在《Siam Journal of Scientific Computing 》和《Siam Journal of Discrete Mathematics》等有影响力的重要SCI期刊上,并撰写了英文专著一部,研究实质进展具有重要的理论意义和应用价值。

项目成果

期刊论文数量(13)
专著数量(1)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
A PTAS for the minimum weight connected vertex cover P-3 problem on unit disk graphs
单位圆盘图上最小权连通顶点覆盖P-3问题的PTAS
  • DOI:
    10.1016/j.tcs.2015.01.005
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    Theoretical Computer Science
  • 影响因子:
    1.1
  • 作者:
    Wang Limin;Zhang Xiaoyan;Zhang Zhao;Broersma Hajo
  • 通讯作者:
    Broersma Hajo
THE FIEDLER VECTOR OF A LAPLACIAN TENSOR FOR HYPERGRAPH PARTITIONING
用于超图划分的拉普拉斯张量的费德勒向量
  • DOI:
    10.1137/16m1094828
  • 发表时间:
    2017-01-01
  • 期刊:
    SIAM JOURNAL ON SCIENTIFIC COMPUTING
  • 影响因子:
    3.1
  • 作者:
    Chen, Yannan;Qi, Liqun;Zhang, Xiaoyan
  • 通讯作者:
    Zhang, Xiaoyan
The general connectivity indices of fluoranthene-type benzenoid systems
荧蒽类苯系物体系的一般连通性指数
  • DOI:
    10.1016/j.amc.2015.10.050
  • 发表时间:
    2016-01
  • 期刊:
    Applied Mathematics and Computation
  • 影响因子:
    4
  • 作者:
    Li Fengwei;Ye Qingfang
  • 通讯作者:
    Ye Qingfang
Distributed approximation algorithms for spectrum allocation in wireless ad hoc networks
无线自组织网络中频谱分配的分布式近似算法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    ACM/Springer Mobile Networks and Applications
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Yalin Shi;Limin Wang;Ming Chen;Xiaoyan Zhang
  • 通讯作者:
    Xiaoyan Zhang
Delay Optimization Via Packet Scheduling for Multi-Path Routing in Wireless Networks
通过无线网络中多路径路由的数据包调度进行延迟优化
  • DOI:
    10.1007/s11277-015-2370-x
  • 发表时间:
    2015-02
  • 期刊:
    Wireless Personal Communications
  • 影响因子:
    2.2
  • 作者:
    Chen Jian;Zhang Hong;Hu Guyu;Huang Xinlin;Zhang Xiaoyan
  • 通讯作者:
    Zhang Xiaoyan

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其他文献

速率、模式及信道的联合自适应算法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈剑;李贺武;张晓岩
  • 通讯作者:
    张晓岩
多房棘球绦虫葡萄糖转运蛋白1重组抗原肽构建及原核表达方法建立
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  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    华国勇;郭建琴;李旻;张晓岩;汤锋;李润乐
  • 通讯作者:
    李润乐
西红花苷对高海拔低氧条件下大鼠脑海马IGF-1表达的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    青海医学院学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张宁;王瑞琦;赵明;张晓岩
  • 通讯作者:
    张晓岩
The general σ all ones problem for trees
树的一般性问题——所有人问题
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Discrete Applied Mathematics
  • 影响因子:
    1.1
  • 作者:
    李学良;张晓岩;王超
  • 通讯作者:
    王超
三种新变形的全一问题
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    数学物理学报(中文版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张晓岩;李学良
  • 通讯作者:
    李学良

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张晓岩的其他基金

VLSI中与信息网络相关的图优化算法研究
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图优化划分问题的算法和复杂性研究
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    青年科学基金项目

相似国自然基金

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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