KNAW

Research

More efficient interior point methods for conic optimization

Pagina-navigatie:


Update Research data


Title More efficient interior point methods for conic optimization
Period 11 / 2005 - 10 / 2009
Status Completed
Research number OND1308111
Data Supplier Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO)

Abstract

Two important classes of polynomial-time interior-point methods (IPMs) are small-a nd large-update methods, respectively. The theoretical complexity bound for small-update methods is a factor / sqrt{n} better than the bound for large-update methods, where n denotes the number of inequalities in the problem. In practice the situation is opposite: implementations of large-update methods are much more efficient than those of small-update methods. This so-called irony of IPMs motivated two preceding NWO projects. In these projects the factor \sqrt{n} was reduced to \log n, thus significantly reducing the gap between the theoretical behavior of large- and small-update methods. In the first project we developed new theory, new barrier functions, new search directions and new mathematical tools for the analysis of IPMs. These results were published in a research monograph by Princeton University Press. In the second project we further extended our theory. We were, however, not able to close the gap. In a late stage of the second project a remark of a referee made us realize that all existing methods, including our new methods, can be considered as steepest gradient methods in a scaled space, and that we equally well can apply a Newton method in this scaled space. This will lead to new search directions.

Abstract (NL)

Dit project beoogt snelle algoritmen te vinden voor lineaire en niet-lineaire optimalisering. Als één van de vele mogelijke toepassingen noemen we de steeds meer ingang vindende navigatiesystemen in auto's. Zo'n systeem bevat een Global Positioning Systeem (GPS) dat met behulp van niet-lineaire optimalisering de positie bepaalt op basis van ontvangen satellietsignalen, terwijl met behulp van lineaire optimalisering een kortste reisroute wordt berekend. Optimaliseringsalgoritmen hebben allerlei andere toepassingen, bijv. in de economie, luchtvaart, ontwerpprocessen, fabricageprocessen, etc. Er bestaan twee grote klassen (zeg A en B) van zeer efficiënte zogenaamde inwendige punt algoritmen. Beide klassen zijn in de laatste decennia ontdekt dankzij een enorme wereldwijde inspanning na een baanbrekende publicatie in 1984. Volgens de theorie zijn de algoritmen in klasse A efficiënter (dus sneller) dan die in klasse B. In de praktijk doet zich het omgekeerde voor: dan blijken de algoritmen in klasse B sneller te zijn dan die in klasse A. In de praktijk worden daarom uitsluitend lgoritmen uit klasse B gebruikt. De genoemde discrepantie tussen theorie en praktijk wijst op een zwakte in de bestaande analyse van de algoritmen in klasse B. De bedoeling van het project is om hier iets aan te doen. Fundamenteel is een nieuw idee, dat terug te voeren is tot een methode die de naam draagt van Isaac Newton (1642-1724) en dat hopelijk leidt tot het vinden van algoritmen in klasse B die theoretisch even efficiënt zijn als die in klasse A en in de praktijk nog sneller dan de snelste algoritmen van vandaag.

Related organisations

Related people

Project leader Prof.dr.ir. C. Roos

Classification

A30000 Industrial production
A50000 Economics
D16200 Software, algorithms, control systems

Go to page top
Go back to contents
Go back to site navigation