锥优化方法在含有线性互补约束的二次规划问题中的研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11701512
  • 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:
    2020
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Quadratic optimization with linear complementarity constraints contains many classic combinational optimization problems, hence it deserves us to study the solving algorithms. It is NP-hard, even finding a feasible solution is difficult. There is no interior point contained in the feasible domain, thus this increases the problem solving difficulty. Common approaches for deriving a lower bound for this problem are semidefinite relaxation and completely positive cone relaxation. The thought of conic programming over the cone of nonnegative quadratic functions provides a new conic relaxation method. In this proposal, the study aims to design reasonable conic relaxation over the cone of nonnegative quadratic functions for the problem, add valid second-order cone constraints to improve the conic relaxation, and then provide new visions and more efficient algorithms for the problem. The specific research topic in this proposal includes: discussing the strict feasibility of conic programming over the cone of nonnegative quadratic functions, building the elaborate cover for the feasible region in order to design a conic relaxation over the cone of nonnegative quadratic functions, adding valid second-order cone constraints to the conic relaxation for improving the lower bound, designing a branch-and-bound algorithm based on the set covers and applying the new algorithm to solve practical issues in economics and signal processing field.
含有线性互补约束的二次规划模型包含了许多经典的组合优化问题,因此对该问题求解方法的研究具有很好的应用价值。该问题是一个NP难问题,即使找到它的一个可行解也是很困难的。此外,该问题的可行域不包含内点,这也加大了求解难度。传统方法主要使用半正定松弛以及共正锥松弛等方法获得下界,而非负二次函数锥规划思想的提出为该问题提供了新的锥松弛手段。本项目旨在设计原问题合理的非负二次函数锥松弛,并在此基础上通过添加有效的二阶锥约束来进一步改进锥松弛效果,从而为该问题提供新的求解思路和高效的计算工具。具体内容包括:对非负二次函数锥规划问题的严格可行性进行深入探讨;为原问题可行域构造精细覆盖从而设计原问题的非负二次函数锥松弛;在锥松弛问题中添加有效的二阶锥约束来改进下界;设计基于集合覆盖的分支定界算法;将新算法应用到经济、信号处理等领域的实际问题中去。

结项摘要

线性互补约束二次规划问题属于优化领域的基础问题,具有广泛的应用前景,因此对该问题求解的深入研究具有理论和实际意义。在项目研究过程中,我们将DC分解理论和两个半正定矩阵同时对角化技术有效地融合于锥松弛方法的设计过程中,从而针对线性互补约束二次规划问题设计了高效的锥松弛方法,数值实验表明基于同时对角化的锥松弛能够有效地平衡下界质量和计算复杂度,进而设计了该问题的全局算法。在此理论研究基础上,我们将相应成果运用到非凸二次约束二次规划问题的求解过程中,如广义信赖域问题、凸二次规划非凸二次规划问题,复数二次约束二次规划问题等。本项目为线性互补约束二次规划问题和非凸二次规划问题的未来研究和应用提供了新的思路和视角。

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)
An Enhanced SDR based Global Algorithm for Nonconvex Complex Quadratic Programs with Signal Processing Applications
具有信号处理应用的非凸复二次规划的增强型基于 SDR 的全局算法
  • DOI:
    10.1109/ojsp.2020.3020221
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    IEEE Open Journal of Signal Processing
  • 影响因子:
    2.8
  • 作者:
    Lu Cheng;Liu Ya-Feng;Zhou Jing
  • 通讯作者:
    Zhou Jing
A LOW-DIMENSIONAL SDP RELAXATION BASED SPATIAL BRANCH AND BOUND METHOD FOR NONCONVEX QUADRATIC PROGRAMS
一种基于低维SDP松弛的非凸二次规划空间分支有界方法
  • DOI:
    10.3934/jimo.2019044
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Journal of Industrial and Management Optimization
  • 影响因子:
    1.3
  • 作者:
    Zhou Jing;Deng Zhibin
  • 通讯作者:
    Deng Zhibin
A New Spatial Branch and Bound Algorithm for Quadratic Program with One Quadratic Constraint and Linear Constraints
一种新的具有一次二次约束和线性约束的二次规划的空间分支定界算法
  • DOI:
    10.1155/2020/5717301
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Mathematical Problems in Engineering
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Zhou Jing
  • 通讯作者:
    Zhou Jing
A SOCP RELAXATION BASED BRANCH-AND-BOUND METHOD FOR GENERALIZED TRUST-REGION SUBPROBLEM
一种基于SOCP松弛的广义信任域子问题的分支定界法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Journal of Industrial and Management Optimization
  • 影响因子:
    1.3
  • 作者:
    Zhou Jing;Lu Cheng;Tian Ye;Tang Xiaoying
  • 通讯作者:
    Tang Xiaoying
A simultaneous diagonalization based quadratic convex reformulation for nonconvex quadratically constrained quadratic program
基于同时对角化的非凸二次约束二次规划的二次凸重构
  • DOI:
    10.1038/s41396-018-0089-x
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Optimization
  • 影响因子:
    2.2
  • 作者:
    Zhou Jing;Chen Shenghong;Yu Siying;Tian Ye
  • 通讯作者:
    Tian Ye

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  • 通讯作者:
    周晶

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周晶的其他基金

线性互补约束二次规划问题的一个全局算法研究
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    2015
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  • 项目类别:
    数学天元基金项目

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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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