0-1二次约束二次优化问题的非凸二次松弛

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11501543
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    18.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A0405.连续优化
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2018-12-31

项目摘要

0-1 quadratically constrained quadratic programming problem (0-1 QCQP in short) is widely applied in many areas. But the problem itself is NP-hard in general and it is difficult to find its optimal solution. A common approach for deriving a lower bound for 0-1 QCQP is relaxing it into a convex programming problem, such as linear program, second-order cone program or semi-definite program. However, the nonconvex relaxations are not extensively studied in the current literature. In this proposal, we will focus on deriving nonconvex quadratic relaxations for 0-1 QCQP, analyzing their theoretical properties and designing algorithms based on these noncovex quadratic relaxations. The specific research topics in this proposal include: finding more polynomial-time solvable 0-1 quadratic programming problems, deriving nonconvex quadratic relaxations by quadratic reformulation method, comparing the new lower bounds obtained from nonconvex quadratic relaxations with those from convex relaxations, building the approximation strategies for 0-1 QCQP, exploring new techniques for generating valid inequalities and analyzing their effects on nonconvex quadratic relaxations, designing branch-and-bound algorithms based on nonconvex quadratic relaxations and applying the new algorithms to solve portfolio selection problems. The study aims to provide new visions and more efficient algorithms for 0-1 QCQP problem.
0-1二次约束二次优化问题在许多领域都有广泛应用,但该问题本身是NP难的,其求解较为困难。传统方法主要使用凸优化问题,如线性优化,二阶锥优化,半正定优化等,作为松弛问题以获得下界,但是使用非凸优化作为松弛问题的研究方法尚未被深入探讨过。本项目主要研究0-1二次约束二次优化问题的非凸二次松弛,拟从非凸二次松弛的构造方法、理论性质以及基于非凸二次松弛的算法设计展开研究。具体内容包括:寻找更多的多项式时间可解的0-1二次优化问题;利用二次重构方法构造非凸二次松弛;比较非凸二次松弛与凸松弛所得下界;设计非凸二次松弛对0-1二次约束二次优化问题的逼近策略;探索有效不等式的新生成技术及其对非凸二次松弛的影响;设计基于非凸二次松弛的分支定界算法,并将新算法运用到投资组合选择问题中,为0-1二次约束二次优化问题提供新的求解思路和高效的计算工具。

结项摘要

0-1二次约束二次优化问题是数学优化领域中的基础研究问题,在现实中有着广泛的应用。其全局优化算法在理论和实际上都有着非常重要的意义。通过这三年对0-1二次约束二次优化问题的松弛和全局求解方法的研究,本项目预期目标大部分顺利完成。本项目从寻找0-1非凸二次优化问题的可解子类出发,研究了多种特殊形式下的非凸二次优化问题,发现了用以提升下界质量的各种有效不等式和极割,开发了自适应策略以提升算法的收敛速度,设计了基于可计算非凸二次松弛和半正定松弛的分支定界算法。此外,我们将新算法运用到项目组合选择问题,非线性支持向量机二元分类问题以及机组组合问题,并取得了良好的效果。本项目为离散约束下的二次优化问题提供了新的理论,求解思路和工具。

项目成果

期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
DC decomposition based branch-and-bound algorithms for box-constrained quadratic programs
基于 DC 分解的盒约束二次规划分支定界算法
  • DOI:
    10.1007/s11590-017-1203-0
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Optimization Letters
  • 影响因子:
    1.6
  • 作者:
    Cheng Lu;Zhibin Deng
  • 通讯作者:
    Zhibin Deng
A New Fuzzy Set and Nonkernel SVM Approach for Mislabeled Binary Classification With Applications
一种新的模糊集和非核 SVM 方法,用于错误标记的二元分类及其应用
  • DOI:
    10.1109/tfuzz.2017.2752138
  • 发表时间:
    2017-09
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Fuzzy Systems
  • 影响因子:
    11.9
  • 作者:
    Tian Ye;Sun Miao;Deng Zhibin;Luo Jian;Li Yueqing
  • 通讯作者:
    Li Yueqing
On linear conic relaxation of discrete quadratic programs
离散二次规划的线性圆锥松弛
  • DOI:
    10.1080/10556788.2015.1134528
  • 发表时间:
    2016-07
  • 期刊:
    Optimization Methods and Software
  • 影响因子:
    2.2
  • 作者:
    Nie Tiantian;Fang Shu-Cherng;Deng Zhibin;Lavery John E.
  • 通讯作者:
    Lavery John E.
Soft Quadratic Surface Support Vector Machine for Binary Classification
用于二元分类的软二次曲面支持向量机
  • DOI:
    10.1142/s0217595916500469
  • 发表时间:
    2016-12-01
  • 期刊:
    ASIA-PACIFIC JOURNAL OF OPERATIONAL RESEARCH
  • 影响因子:
    1.4
  • 作者:
    Luo, Jian;Fang, Shu-Cherng;Guo, Xiaoling
  • 通讯作者:
    Guo, Xiaoling
GLOBALLY SOLVING QUADRATIC PROGRAMS WITH CONVEX OBJECTIVE AND COMPLEMENTARITY CONSTRAINTS VIA COMPLETELY POSITIVE PROGRAMMING
通过完全正规划全局求解具有凸目标和互补约束的二次规划
  • DOI:
    10.3934/jimo.2017064
  • 发表时间:
    2018-04-01
  • 期刊:
    JOURNAL OF INDUSTRIAL AND MANAGEMENT OPTIMIZATION
  • 影响因子:
    1.3
  • 作者:
    Deng, Zhi-Bin;Tian, Ye;Xing, Wen-Xun
  • 通讯作者:
    Xing, Wen-Xun

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其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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