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大规模稀疏优化问题的理论与算法
结题报告
批准号:
11431002
项目类别:
重点项目
资助金额:
280.0 万元
负责人:
修乃华
依托单位:
学科分类:
A0405.连续优化
结题年份:
2019
批准年份:
2014
项目状态:
已结题
项目参与者:
黄正海、韩德仁、孔令臣、罗自炎、王力群、樊军
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中文摘要
随着现代科学技术、社会经济和军事国防的快速发展,涌现出大量迫切需要解决的大规模最优化问题。稀疏性是大规模最优化问题中一个自然而又重要的特征,蕴涵着丰富的数学理论。本项目旨在开展具有稀疏特征的大规模优化理论与算法研究,主要内容包括:(1)针对一般约束条件下稀疏非线性优化、低秩半定矩阵优化和低秩半定张量优化模型,研究其最优性条件、稳定性、对偶理论、松弛或者光滑逼近理论、计算复杂性理论;(2)设计求解这些模型的几类优化算法,使之具有全局收敛性、稳定性、快速性;(3)对新算法进行数值实验并将其应用在3D彩色人脸识别、成像与图像分析、网络定位分析、金融风险管理等实际问题中,编制实用有效的数值软件。该项目的实施不仅能为求解大规模稀疏最优化问题提供新理论和新方法,而且也可为最优化、信息科学、数据科学、计算机科学技术的交叉融合提供新元素,具有重要的科学意义和实用价值。
英文摘要
Many urgent large-scale optimization problems emerge prominently with the rapid development of modern science and technology, social economy and national defense. Sparsity is an intrinsic, yet important feature with rich mathematical theory in large-scale optimization. This project aims to study the theory and algorithms for large-scale optimization with sparsity features in three aspects: (i) the investigation of the optimality conditions, stability and sensitivity, duality theory, relaxation and approximation theory, and computational complexity for sparse nonlinear optimization with general constraints, and low rank semidefinite matrix and tensor optimization problems; (2) the design of a few globally convergent, stable and efficient optimization algorithms for these models; (3) their applications in some large-scale practical problems, such as 3D color face recognition, imaging and image analysis, network localization and financial risk management, and the development of practical and efficient mathematical software. This project is scientific significant and extremely valuable, not only for providing new theory and methods for large-scale sparse optimization, but also for offering new elements and opportunities for the cross and integration of optimization, information science, data science and computing technology.
随着现代科学技术、社会经济和军事国防的快速发展,涌现出大量迫切需要解决的大规模最优化问题。稀疏性是大规模最优化问题中一个自然而又重要的特征,蕴涵着丰富的数学理论。本项目旨在开展大规模稀疏优化理论与算法研究,获得如下三个方面的结果:(i)在稀疏优化(L0)理论方面,我们建立了L0最优变量选择理论、一阶和二阶最优性条件、对偶理论,并给出L0正则与L0约束优化之间关系特征,以及低秩优化一阶和二阶最优性条件;(ii)在稀疏优化算法方面,设计出多个具有公开代码的新算法,如H-ADMM、HFPA、IIHT、NHTP, 特别是H-ADMM,不仅发展/建立了两块、三块、多块ADMM算法,而且证明了收敛性、线性收敛速率、计算复杂性,增强了ADMM实用功能,丰富了ADMM算法理论;(iii)在应用软件方面,我们把稀疏低秩优化理论和算法应用到机器学习等实际问题中,开发出多个求解器,如多维标度降维优化器(SQREDM)、逻辑回归分类优化器(L0-GPGN)、支持向量机分类优化器(L0/1-ADMM)。这些结果不仅为求解大规模稀疏优化问题提供了新理论和新方法,而且也为最优化、信息科学、数据科学、计算机科学技术的交叉融合提供了新元素,具有重要的科学意义和实用价值。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Solving policy design problems: Alternating direction method of multipliers-based methods for structured inverse variational inequalities
解决政策设计问题:结构化逆变分不等式的基于乘子的方法的交替方向法
DOI:10.1016/j.ejor.2019.05.044
发表时间:2020
期刊:European Journal of Operational Research
影响因子:6.4
作者:Yaning Jiang;Xingju Cai;Deren Han
通讯作者:Deren Han
Iterative reweighted methods for l(1) - l(p) minimization
l(1) - l(p) 最小化的迭代重加权方法
DOI:10.1007/s10589-017-9977-7
发表时间:2018
期刊:Computational Optimization and Applications
影响因子:2.2
作者:Xiu Xianchao;Kong Lingchen;Li Yan;Qi Houduo
通讯作者:Qi Houduo
DOI:10.1016/j.jvcir.2015.03.001
发表时间:2015-07
期刊:J. Vis. Commun. Image Represent.
影响因子:--
作者:Ru-Xi Ding;Daniel K. Du;Zheng-Hai Huang;Zhi-Ming Li;Kun Shang
通讯作者:Ru-Xi Ding;Daniel K. Du;Zheng-Hai Huang;Zhi-Ming Li;Kun Shang
Solving the OSCAR and SLOPE Models Using a Semismooth Newton-Based Augmented Lagrangian Method
使用基于半光滑牛顿的增强拉格朗日方法求解 OSCAR 和 SLOPE 模型
DOI:--
发表时间:2019
期刊:Journal of Machine Learning Research
影响因子:6
作者:Luo Ziyan;Sun Defeng;Toh Kim-Chuan;Xiu Naihua
通讯作者:Xiu Naihua
DOI:--
发表时间:2019
期刊:pacific journal of optimization
影响因子:0.2
作者:Yang Xu;Weizhe Gu;Zhenghai Huang
通讯作者:Zhenghai Huang
多维标度绘图的2-秩优化模型与算法
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    国际(地区)合作与交流项目
  • 资助金额:
    10万元
  • 批准年份:
    2020
  • 负责人:
    修乃华
  • 依托单位:
阶跃优化基本理论与算法
  • 批准号:
    11971052
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    52.0万元
  • 批准年份:
    2019
  • 负责人:
    修乃华
  • 依托单位:
SVM不定核学习的低秩优化算法
  • 批准号:
    11926348
  • 项目类别:
    数学天元基金项目
  • 资助金额:
    20.0万元
  • 批准年份:
    2019
  • 负责人:
    修乃华
  • 依托单位:
2013年全国统计优化专题讲习班
  • 批准号:
    11326028
  • 项目类别:
    数学天元基金项目
  • 资助金额:
    10.0万元
  • 批准年份:
    2013
  • 负责人:
    修乃华
  • 依托单位:
多维标度问题的矩阵优化模型与算法研究
  • 批准号:
    71271021
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    56.0万元
  • 批准年份:
    2012
  • 负责人:
    修乃华
  • 依托单位:
不确定信息互补模型分析和算法研究
  • 批准号:
    70871008
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    24.0万元
  • 批准年份:
    2008
  • 负责人:
    修乃华
  • 依托单位:
对称锥互补问题的基础理论研究
  • 批准号:
    10671010
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    25.0万元
  • 批准年份:
    2006
  • 负责人:
    修乃华
  • 依托单位:
广义非合作博弈的均衡和优化算法研究
  • 批准号:
    70471002
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    15.0万元
  • 批准年份:
    2004
  • 负责人:
    修乃华
  • 依托单位:
均衡优化问题的投影和非内点算法研究
  • 批准号:
    10271002
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    16.5万元
  • 批准年份:
    2002
  • 负责人:
    修乃华
  • 依托单位:
国内基金
海外基金