AF: Medium: Collaborative Research: Information Compression in Algorithm Design and Statistical Physics
AF:媒介:协作研究:算法设计和统计物理中的信息压缩
基本信息
- 批准号:1514434
- 负责人:
- 金额:$ 28.63万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2015
- 资助国家:美国
- 起止时间:2015-06-15 至 2019-05-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
The existence of connections between probabilistic algorithms, statistical physics and information theory has been known for decades and has yielded a number of unexpected breakthroughs. Recent discoveries of the PIs and other researchers give clear indications that these connections go much deeper than previously thought. A key new idea is the realization that stochastic local search algorithms can be judged by their capacity to compress the randomness they consume, with convergence following as a consequence of compressibility. Further exploration of this idea is expected to have significant impact, both conceptual and technical, in multiple scientific fields. This includes algorithm design by information theoretic methods, the study of phase transitions in statistical mechanical systems based on information bottleneck arguments, and non-constructive proofs of existence of combinatorial objects. The project will offer a wide range of research opportunities at various levels of sophistication for graduate and undergraduate students in three state universities.Information compression arguments have recently found striking applications in computer science and combinatorics. A glowing example is Moser's proof of the algorithmic Lovasz Local Lemma, which suggested an entirely new way of reasoning about randomized algorithms. Inspired by the work of Moser, one of the PIs with a collaborator has very recently created a general framework for analyzing stochastic local search algorithms using information compression. The framework is purely algorithmic, completely bypassing the Probabilistic Method. Besides helping to analyze the running times of existing algorithms it can also be used as a powerful new tool for designing novel, non-obvious randomized algorithms. The proposed research further develops this framework with the aim of unearthing completely new applications in computer science and combinatorics, while establishing mathematically rigorous connections to statistical physics. Concrete examples of such applications to be investigated include new tools for bounding the mixing time of Markov chains and algebraic connections between randomized algorithms and the classical theory of phase transitions in statistical physics.
概率算法、统计物理学和信息论之间的联系几十年来一直为人所知,并产生了许多意想不到的突破。 PI 和其他研究人员最近的发现清楚地表明,这些联系比之前想象的要深入得多。一个关键的新想法是认识到随机局部搜索算法可以通过其压缩所消耗的随机性的能力来判断,并且收敛性是可压缩性的结果。对这一想法的进一步探索预计将在多个科学领域产生概念和技术方面的重大影响。这包括信息论方法的算法设计、基于信息瓶颈论证的统计机械系统中的相变研究以及组合对象存在的非构造性证明。该项目将为三所州立大学的研究生和本科生提供各种复杂程度的广泛研究机会。信息压缩论证最近在计算机科学和组合数学中得到了惊人的应用。一个出色的例子是 Moser 对算法 Lovasz 局部引理的证明,它提出了一种关于随机算法的全新推理方式。受到 Moser 工作的启发,其中一位 PI 与合作者最近创建了一个通用框架,用于使用信息压缩来分析随机本地搜索算法。该框架是纯粹的算法,完全绕过概率方法。除了帮助分析现有算法的运行时间之外,它还可以用作设计新颖的、非显而易见的随机算法的强大新工具。拟议的研究进一步开发了该框架,旨在挖掘计算机科学和组合学中的全新应用,同时与统计物理学建立数学上严格的联系。要研究的此类应用的具体示例包括用于限制马尔可夫链混合时间的新工具以及随机算法与统计物理学中相变经典理论之间的代数联系。
项目成果
期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{
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 }}
Alistair Sinclair其他文献
Algorithms for Random Generation and Counting: A Markov Chain Approach
随机生成和计数算法:马尔可夫链方法
- DOI:
10.1007/978-1-4612-0323-0 - 发表时间:
1993-02-01 - 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
Alistair Sinclair - 通讯作者:
Alistair Sinclair
Improved Bounds for Mixing Rates of Markov Chains and Multicommodity Flow ( Extended Abstract )
马尔可夫链和多商品流混合率的改进界限(扩展摘要)
- DOI:
- 发表时间:
1992 - 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
Alistair Sinclair - 通讯作者:
Alistair Sinclair
Approximation Algorithms for Two-State Anti-Ferromagnetic Spin Systems on Bounded Degree Graphs
有界度图上二态反铁磁自旋系统的近似算法
- DOI:
10.1007/s10955-014-0947-5 - 发表时间:
2011-07-12 - 期刊:
- 影响因子:1.6
- 作者:
Alistair Sinclair;P. Srivastava;Marc Thurley - 通讯作者:
Marc Thurley
Spatial mixing and the connective constant: optimal bounds.
空间混合和连接常数:最佳边界。
- DOI:
- 发表时间:
- 期刊:
- 影响因子:2
- 作者:
Alistair Sinclair;Piyush Srivastava;Daniel Stefankovic;Yitong Yin - 通讯作者:
Yitong Yin
Outbreak of Carbapenem-Resistant Pseudomonas aeruginosa Producing VIM-8, a Novel Metallo-β-Lactamase, in a Tertiary Care Center in Cali, Colombia
哥伦比亚卡利三级护理中心爆发耐碳青霉烯类铜绿假单胞菌生产 VIM-8(一种新型金属-β-内酰胺酶)
- DOI:
- 发表时间:
2004 - 期刊:
- 影响因子:9.4
- 作者:
M. Crespo;Neil Woodford;Alistair Sinclair;M. Kaufmann;J. Turton;J. Glover;J. Vélez;C. R. Castaneda;M. Recalde;D. Livermore - 通讯作者:
D. Livermore
Alistair Sinclair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('Alistair Sinclair', 18)}}的其他基金
AF: Small: Markov Chains and Mass Action Kinetics
AF:小:马尔可夫链和质量作用动力学
- 批准号:
2231095 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 28.63万 - 项目类别:
Standard Grant
AF: Small: Approximate Counting, Stochastic Local Search and Nonlinear Dynamics
AF:小:近似计数、随机局部搜索和非线性动力学
- 批准号:
1815328 - 财政年份:2018
- 资助金额:
$ 28.63万 - 项目类别:
Standard Grant
AF: Small: Random Processes, Statistical Physics and Computation
AF:小:随机过程、统计物理和计算
- 批准号:
1420934 - 财政年份:2014
- 资助金额:
$ 28.63万 - 项目类别:
Standard Grant
AF: Small: Markov Chains, Statistical Physics, and Mobile Geometric Graphs
AF:小:马尔可夫链、统计物理和移动几何图
- 批准号:
1016896 - 财政年份:2010
- 资助金额:
$ 28.63万 - 项目类别:
Standard Grant
Approximate Counting, Statistical Physics and Computation
近似计数、统计物理与计算
- 批准号:
0635153 - 财政年份:2007
- 资助金额:
$ 28.63万 - 项目类别:
Standard Grant
ITR/SY: Discrete Models & Algorithms in the Sciences
ITR/SY:离散模型
- 批准号:
0121555 - 财政年份:2001
- 资助金额:
$ 28.63万 - 项目类别:
Continuing Grant
A Proposal for Research on Markov Chains, Approximate Counting and Finite Metric Spaces
关于马尔可夫链、近似计数和有限度量空间的研究建议
- 批准号:
9820951 - 财政年份:1999
- 资助金额:
$ 28.63万 - 项目类别:
Continuing Grant
A Proposal for Research on Random Processes and Algorithms
随机过程和算法研究的提案
- 批准号:
9505448 - 财政年份:1995
- 资助金额:
$ 28.63万 - 项目类别:
Continuing Grant
相似国自然基金
基于机器学习和经典电动力学研究中等尺寸金属纳米粒子的量子表面等离激元
- 批准号:22373002
- 批准年份:2023
- 资助金额:50 万元
- 项目类别:面上项目
基于挥发性分布和氧化校正的大气半/中等挥发性有机物来源解析方法构建
- 批准号:42377095
- 批准年份:2023
- 资助金额:49 万元
- 项目类别:面上项目
中等质量黑洞附近的暗物质分布及其IMRI系统引力波回波探测
- 批准号:12365008
- 批准年份:2023
- 资助金额:32 万元
- 项目类别:地区科学基金项目
复合低维拓扑材料中等离激元增强光学响应的研究
- 批准号:12374288
- 批准年份:2023
- 资助金额:52 万元
- 项目类别:面上项目
中等垂直风切变下非对称型热带气旋快速增强的物理机制研究
- 批准号:42305004
- 批准年份:2023
- 资助金额:30 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
相似海外基金
Collaborative Research: AF: Medium: Fast Combinatorial Algorithms for (Dynamic) Matchings and Shortest Paths
合作研究:AF:中:(动态)匹配和最短路径的快速组合算法
- 批准号:
2402284 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 28.63万 - 项目类别:
Continuing Grant
Collaborative Research: AF: Medium: The Communication Cost of Distributed Computation
合作研究:AF:媒介:分布式计算的通信成本
- 批准号:
2402835 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 28.63万 - 项目类别:
Continuing Grant
Collaborative Research: AF: Medium: The Communication Cost of Distributed Computation
合作研究:AF:媒介:分布式计算的通信成本
- 批准号:
2402836 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 28.63万 - 项目类别:
Continuing Grant
Collaborative Research: AF: Medium: Algorithms Meet Machine Learning: Mitigating Uncertainty in Optimization
协作研究:AF:媒介:算法遇见机器学习:减轻优化中的不确定性
- 批准号:
2422926 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 28.63万 - 项目类别:
Continuing Grant
Collaborative Research: AF: Medium: Adventures in Flatland: Algorithms for Modern Memories
合作研究:AF:媒介:平地历险记:现代记忆算法
- 批准号:
2423105 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 28.63万 - 项目类别:
Continuing Grant