ترغب بنشر مسار تعليمي؟ اضغط هنا

طرائق النقاط الداخلية غير المباشرة لحل مسائل الحل الأمثل التربيعية الضخمة

Inexact Approach for Interior Point Methods for Large Scale Quadratic Optimization

1313   0   56   0 ( 0 )
 تاريخ النشر 2011
والبحث باللغة العربية
 تمت اﻹضافة من قبل Shamra Editor




اسأل ChatGPT حول البحث

في هذه الورقة، قمنا بتصميم مكيف جديد لطريقة النقاط الداخلية و ذلك من أجل البرامج التربيعية. و قد قمنا بتوسيع المكيفات المستخدمة في البرامج الخطية، لتشمل البرامج التربيعية. صمم المكيف لأنظمة متناظرة غير معرفة و غير مستقرة. هذا المكيف حول عدم الاستقرار من نقطة ضعف في هذه الأنظمة إلى نقطة قوة. في هذه المقالة أول مرة ينظر إلى النظام الخطي من زاوية جديدة، حيث قمنا بتمديد عدم الاستقرار إلى معظم أجزاء النظام و من ثم قمنا بتصميم المكيف. اعتمدنا في هذا التصميم على فكرة المتحولات الأساسية التي تستخدم في طريقة السمبلكس. بحيث دمجنا نوعًا ما بين الطريقتين (طريقة النقاط الداخلية و طريقة السمبلكس). فضلا عما سبق، ُذكرت خواص المكيف الجيد و خلال الورقة قمنا بإثبات أن المكيف المطروح هو مكيف جيد.


ملخص البحث
تتناول هذه الورقة البحثية استخدام الطرق الداخلية (Interior Point Methods) لحل مسائل البرمجة التربيعية واسعة النطاق. تعتبر هذه الطرق من أقوى الأدوات لحل البرمجة الخطية والتربيعية وغير الخطية. في كل تكرار من هذه الطرق، يجب حل نظام خطي واحد على الأقل، مما يشكل الجزء الأكبر من الجهد الحسابي. لذلك، ركز العديد من الباحثين على إيجاد محسنات (preconditioners) لهذه الأنظمة الخطية. تقدم الورقة محسنًا جديدًا يجعل النظام أسهل في الحل مقارنة بالنهج المباشر. يتبع المحسن المستخدم أفكارًا مستخدمة في النهج الخطي، حيث يتم بناء تمثيل صريح للقيود الخطية باستخدام مصفوفة أساس غير مفردة. يتم تحقيق ذلك من خلال تقنيات تحليل مصفوفة الأساس المستخدمة في تطبيقات طريقة السمبلكس المعدلة. تقدم الورقة أيضًا تحليلًا للنتائج العددية التي تظهر توفيرًا كبيرًا في التخزين الحاسوبي عند استخدام المحسن المقترح مقارنة بالطرق التقليدية.
قراءة نقدية
دراسة نقدية: تقدم هذه الورقة مساهمة قيمة في مجال البرمجة التربيعية من خلال تقديم محسن جديد لأنظمة النقاط الداخلية. ومع ذلك، يمكن أن تكون الورقة أكثر وضوحًا في شرح بعض المفاهيم الرياضية المعقدة، مما قد يسهل على القراء غير المتخصصين فهمها. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن تستفيد الورقة من تقديم أمثلة تطبيقية أكثر توضيحًا لكيفية استخدام المحسن في مسائل حقيقية. على الرغم من أن النتائج العددية مشجعة، إلا أن الورقة لا تقدم تحليلًا كافيًا حول كيفية تأثير المحسن على الأداء في حالات مختلفة من المشاكل التربيعية. بشكل عام، تعتبر الورقة إضافة قيمة للأدبيات العلمية في هذا المجال، ولكن يمكن تحسينها من خلال توضيح أكبر وتقديم أمثلة تطبيقية أكثر.
أسئلة حول البحث
  1. ما هو الهدف الرئيسي من هذه الورقة البحثية؟

    الهدف الرئيسي هو تقديم محسن جديد لأنظمة النقاط الداخلية لحل مسائل البرمجة التربيعية واسعة النطاق.

  2. ما هي المشكلة الرئيسية التي تحاول الورقة حلها؟

    المشكلة الرئيسية هي الجهد الحسابي الكبير المطلوب لحل الأنظمة الخطية في كل تكرار من طرق النقاط الداخلية، خاصة عندما تكون المشاكل واسعة النطاق.

  3. كيف يساهم المحسن المقترح في تحسين الأداء الحسابي؟

    المحسن المقترح يجعل النظام أسهل في الحل مقارنة بالنهج المباشر، مما يقلل من عدم الاستقرار العددي ويوفر في التخزين الحاسوبي.

  4. ما هي النتائج العددية التي توصلت إليها الورقة؟

    النتائج العددية تظهر توفيرًا كبيرًا في التخزين الحاسوبي عند استخدام المحسن المقترح مقارنة بالطرق التقليدية، حيث تم توفير أكثر من 50% من التخزين في معظم الحالات.


المراجع المستخدمة
Al-Jeiroudi, G. and Gondzio, J. (2009). Convergence analysis of inexact infeasible interior point method for linear optimization. Journal on Optimization Theory and Applications, V.247, pp. 141:231
Al-Jeiroudi, G. Gondzio, J. and Hall, J. (2008). Preconditioning indefinite systems in interior point methods for large scale linear optimization. Optimization Methods and Software, V.23, pp.345–363
Andersen, E. Gondzio, J. Meszaros, C. and Xu, X. (1996). Implementation of interior point methods for large scale linear programming. In T. Terlaky, editor, Interior Point Methods in Mathematical Programming, Kluwer Academic Publishers, pp. 189–252
قيم البحث

اقرأ أيضاً

تم في نشرة سابقة تركيب خوارزمية استمرارية تنبؤية تصحيحية يمكنها حل مسائل أمثلة مقيدة. كان التأليف بين توابع جزائية ناعمة مع استمرارية عددية، إضافة إلى وجوب استعمال منظومة النشر اللاغرانجية من المركبات الأساسية في الخوارمية. و قد ظهر تحسين لهذه الخو ارزمية في النشرة، حيث تم تناول الجزء التصحيحي من الخوارزمية بوساطة الجبر الخطي.
إن خوارزميات التدرج المترافق هامة لحل مسائل الأمثليات غـير المقيدة، لذلك نقدم في هذا البحث خوارزمية تدرج مترافق تعتمد على تحسين معامل الترافق الذي يحقق شرط الانحدار الكافي و التقارب الشامل و ذلك بإجراء تهجين بين معاملي الترافق [1] و [2] . تظهـــــ ر النتائج العددية فعالية الخوارزمية المقترحة بعد تطبيقها على عدة مسائل قياسية و مقارنتها مع خوارزميات تدرج مترافق أخرى من حيث عدد التكرارات و قيمة الدالة و نظيم شعاع التدرج.
الغاية من البحث هي دراسة وتحليل بعض الطرائق العشوائيَّة شبه المتدرّجة وإمكانية تطبيقها لإيجاد الحل الأمثل لمسائل أمثليّة تخضع لمؤثّرات عشوائيّة وظروف تتحكّم فيها الصدفة. وقد تم إثبات تقارب بعض هذه الطرق الرياضيّة وفعاليتها من أجل بعض المسائل العشوائي َّة غير المحدّبة وغير الملساء والمزوّدة بدالة هدفية وقيود محدّدة وحيث اتخذ مجمّع الطاقة الشمسية كمثال على ذلك.
تستخدم الخوارزميات التطورية المتعددة الأهداف على نطاق واسع من المجالات في سبيل حل مسائل الأمثلة, و التي تتطلب وجود عدة أهداف متعارضة يجب أخذها بعين الاعتبار معاً. تمتلك خوارزميات الأمثلة التطورية الأساسية عدة عيوب, مثل الافتقار إلى معيار جيد لإنها ء العمل, و عدم وجود براهين تثبت التقارب الجهد. غالباً ما تستخدم خوارزمية أمثلة تطورية هجينة متعددة الأهداف للتغلب على هذه العيوب.
في المشكلة التي نعالجها, تحتاج شركة اتصالات إلى بناء مجموعة من الأبراج الخلوية لتوفير خدمة الاتصالات الخليوية للسكان في منطقة جغرافية. تم تحديد عدد من المواقع المحتملة لبناء الأبراج. يعتم اختيار هذه المواقع على عدة عوامل ، بما في ذلك مدى اتساق البرج مع البيئة المحيطة وارتفاع التضاريس, تتمتع الأبراج بمدى تغطية ثابت ، وبسبب قيود الميزانية ، لا يمكن بناء سوى عدد محدود منها . بالنظر إلى هذه القيود ، ترغب الشركة في توفير تغطية لأكبر قدر ممكن من السكان, والهدف هو اختيار في أي من المواقع المحتملة يجب أن تقوم الشركة ببناء الأبراج. إن المشكلة التي شرحناها يمكن نمذجتها لتصبح أحد أمثلة مشكلة 0/1 knapsack الشهيرة لذلك شرحنا في الحلقة مفهوم مشكلة 0/1 Knapsack والطرق المستخدمة في الحل, وتوسعنا في الشرح عن خوارزمية Branch and Bound كونها تعتبر أفضلها.
التعليقات
جاري جلب التعليقات جاري جلب التعليقات
سجل دخول لتتمكن من متابعة معايير البحث التي قمت باختيارها
mircosoft-partner

هل ترغب بارسال اشعارات عن اخر التحديثات في شمرا-اكاديميا