Information-Based Complexity Analysis and Optimal Methods for Saddle-Point Structured Optimization
基于信息的鞍点结构优化的复杂性分析和优化方法
基本信息
- 批准号:2053493
- 负责人:
- 金额:$ 25万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Continuing Grant
- 财政年份:2021
- 资助国家:美国
- 起止时间:2021-06-01 至 2024-08-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
With the increasing volumes of data involved in modern-day research, it is important to build new mathematical and statistical tools that are applicable to huge-scale datasets and do not require large computation time. Optimization algorithms are an important computational tool for data analysis in various disciplines, and many modern applications require these optimization algorithms to handle very large-scale, highly nonlinear, and non-smooth problems. These features bring great challenges to computing solutions in a scalable and efficient way. This project aims at addressing the computational difficulties in optimization algorithms that arise from large-scale data analysis problems. Undergraduate and graduate students will be trained and involved in this project. In the big data era, scalability is one most important factor in designing computational algorithms. This feature motivates the recent rapid development of first-order methods. This project focuses on the development and the understanding of fundamental limits of novel first-order algorithms for solving saddle-point structured optimization problems. Specifically, the project aims at advancing saddle-point structured non-smooth optimization techniques applicable to large-scale data analysis problems. With problem-specific information on structure that a first-order method can acquire, information-based complexity analysis will be conducted to reveal the intrinsic difficulty of the specified class of problems, and numerical approaches will be designed. Deterministic first-order methods, randomized and greedy block gradient methods, stochastic first-order methods, and their asynchronous parallel versions adequate for multi-core machines or clusters will be developed. For each class of proposed methods lower complexity bounds will be established, and optimal numerical algorithms will be designed to reach these bounds.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
随着现代研究中涉及的数据量不断增加,构建适用于大规模数据集且不需要大量计算时间的新数学和统计工具非常重要。优化算法是各个学科中数据分析的重要计算工具,许多现代应用需要这些优化算法来处理非常大规模、高度非线性和非光滑的问题。这些特性给计算解决方案以可扩展且高效的方式带来了巨大的挑战。该项目旨在解决大规模数据分析问题引起的优化算法的计算困难。本科生和研究生将接受培训并参与该项目。 在大数据时代,可扩展性是设计计算算法的最重要因素之一。这一特征推动了一阶方法最近的快速发展。该项目的重点是开发和理解用于解决鞍点结构优化问题的新颖一阶算法的基本限制。具体来说,该项目旨在推进适用于大规模数据分析问题的鞍点结构化非光滑优化技术。利用一阶方法可以获得的特定问题结构信息,进行基于信息的复杂性分析,揭示特定类别问题的内在难度,并设计数值方法。将开发确定性一阶方法、随机和贪婪块梯度方法、随机一阶方法及其适合多核机器或集群的异步并行版本。对于每一类提出的方法,将建立较低的复杂性界限,并设计最佳数值算法来达到这些界限。该奖项反映了 NSF 的法定使命,并通过使用基金会的智力优点和更广泛的影响审查标准进行评估,被认为值得支持。
项目成果
期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Zeroth-Order Optimization for Composite Problems with Functional Constraints
- DOI:10.1609/aaai.v36i7.20709
- 发表时间:2021-12
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Zichong Li;Pin-Yu Chen;Sijia Liu;Songtao Lu;Yangyang Xu
- 通讯作者:Zichong Li;Pin-Yu Chen;Sijia Liu;Songtao Lu;Yangyang Xu
Distributed Stochastic Inertial-Accelerated Methods with Delayed Derivatives for Nonconvex Problems
- DOI:10.1137/21m1435719
- 发表时间:2021-07
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Yangyang Xu;Yibo Xu;Yonggui Yan;Jiewei Chen
- 通讯作者:Yangyang Xu;Yibo Xu;Yonggui Yan;Jiewei Chen
Momentum-Based Variance-Reduced Proximal Stochastic Gradient Method for Composite Nonconvex Stochastic Optimization
- DOI:10.1007/s10957-022-02132-w
- 发表时间:2020-05
- 期刊:
- 影响因子:1.9
- 作者:Yangyang Xu;Yibo Xu
- 通讯作者:Yangyang Xu;Yibo Xu
Reducing the Complexity of Two Classes of Optimization Problems by Inexact Accelerated Proximal Gradient Method
- DOI:10.1137/22m1469584
- 发表时间:2023-01
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Qihang Lin;Yangyang Xu
- 通讯作者:Qihang Lin;Yangyang Xu
Adaptive primal-dual stochastic gradient method for expectation-constrained convex stochastic programs
- DOI:10.1007/s12532-021-00214-w
- 发表时间:2020-12
- 期刊:
- 影响因子:6.3
- 作者:Yonggui Yan;Yangyang Xu
- 通讯作者:Yonggui Yan;Yangyang Xu
{{
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 }}
Yangyang Xu其他文献
Dynamics of Southern Hemisphere Atmospheric Circulation Response to Anthropogenic Aerosol Forcing
南半球大气环流对人为气溶胶强迫的响应动态
- DOI:
10.1029/2020gl089919 - 发表时间:
2020-10 - 期刊:
- 影响因子:5.2
- 作者:
Hai Wang;Shang-Ping Xie;Xiao-Tong Zheng;Yu Kosaka;Yangyang Xu;Yu-Fan Geng - 通讯作者:
Yu-Fan Geng
Decentralized gradient descent maximization method for composite nonconvex strongly-concave minimax problems
- DOI:
10.48550/arxiv.2304.02441 - 发表时间:
2023-04 - 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
Yangyang Xu - 通讯作者:
Yangyang Xu
Unsupervised Domain Adaptation via Importance Sampling
通过重要性采样进行无监督域适应
- DOI:
10.1109/tcsvt.2019.2963318 - 发表时间:
2020-12 - 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
Xuemiao Xu;Hai He;Huaidong Zhang;Yangyang Xu;Shengfeng He - 通讯作者:
Shengfeng He
Study on the development of a laminar buoyant starting plume following a thermal
热气流后层流浮力起始羽流的发展研究
- DOI:
10.1016/j.ijthermalsci.2023.108442 - 发表时间:
2023 - 期刊:
- 影响因子:4.5
- 作者:
Niansheng Wang;Yangyang Xu;Wanqiu Zhang;Xinping Zhou - 通讯作者:
Xinping Zhou
What happens when nanoparticles encounter bacterial antibiotic resistance?
当纳米颗粒遇到细菌抗生素耐药性时会发生什么?
- DOI:
10.1016/j.scitotenv.2023.162856 - 发表时间:
2023 - 期刊:
- 影响因子:9.8
- 作者:
Yangyang Xu;Houyu Li;Xiaojing Li;Wei Liu - 通讯作者:
Wei Liu
Yangyang Xu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('Yangyang Xu', 18)}}的其他基金
Conference: CAS Climate: Synthesizing and assessing wholistic urban climate solutions in Texas
会议:CAS 气候:综合和评估德克萨斯州的整体城市气候解决方案
- 批准号:
2232533 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 25万 - 项目类别:
Standard Grant
Accelerated distributed stochastic optimization methods and applications in machine learning
加速分布式随机优化方法及其在机器学习中的应用
- 批准号:
2208394 - 财政年份:2022
- 资助金额:
$ 25万 - 项目类别:
Standard Grant
Using Large Ensemble Simulations from Multiple Global Climate Models to Quantify the Internal Decadal Climate Variability
使用多个全球气候模型的大型集合模拟来量化内部十年气候变化
- 批准号:
1841308 - 财政年份:2019
- 资助金额:
$ 25万 - 项目类别:
Standard Grant
Novel Numerical Approaches for Structured Optimization
结构化优化的新颖数值方法
- 批准号:
1719549 - 财政年份:2017
- 资助金额:
$ 25万 - 项目类别:
Continuing Grant
相似国自然基金
基于人工智能和多模态信息预测复杂下肢动脉病变术后不良事件的算法机制研究
- 批准号:82370499
- 批准年份:2023
- 资助金额:49 万元
- 项目类别:面上项目
基于相对重要性的复杂网络信息挖掘
- 批准号:62366057
- 批准年份:2023
- 资助金额:32 万元
- 项目类别:地区科学基金项目
复杂背景下基于空时信息的红外弱小目标检测方法研究
- 批准号:62301036
- 批准年份:2023
- 资助金额:30 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
基于复杂网络多源信息融合的气固两相流演化机制与参数测量研究
- 批准号:62373278
- 批准年份:2023
- 资助金额:50 万元
- 项目类别:面上项目
基于全时空信息感知的长流程复杂工业过程运行状态可解释性监控方法研究
- 批准号:62371187
- 批准年份:2023
- 资助金额:50 万元
- 项目类别:面上项目
相似海外基金
Data Science and Medical Image Analysis Training for Improved Health Care Delivery in Nigeria - DATICAN
数据科学和医学图像分析培训以改善尼日利亚的医疗保健服务 - DATICAN
- 批准号:
10719097 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 25万 - 项目类别:
Occupational transitions across the lifecourse and dementia risk: evaluating unemployment, occupational complexity using sequence analysis
生命历程中的职业转变和痴呆风险:使用序列分析评估失业、职业复杂性
- 批准号:
10302126 - 财政年份:2021
- 资助金额:
$ 25万 - 项目类别:
Data Driven Approaches to Improving Risk Prediction of Pulmonary Complications After Major Inpatient Surgery
数据驱动的方法改善重大住院手术后肺部并发症的风险预测
- 批准号:
10665631 - 财政年份:2021
- 资助金额:
$ 25万 - 项目类别:
Occupational transitions across the lifecourse and dementia risk: evaluating unemployment, occupational complexity using sequence analysis
生命历程中的职业转变和痴呆风险:使用序列分析评估失业、职业复杂性
- 批准号:
10468988 - 财政年份:2021
- 资助金额:
$ 25万 - 项目类别:
Data Driven Approaches to Improving Risk Prediction of Pulmonary Complications After Major Inpatient Surgery
数据驱动的方法改善重大住院手术后肺部并发症的风险预测
- 批准号:
10469672 - 财政年份:2021
- 资助金额:
$ 25万 - 项目类别: