超图上装填与覆盖问题的对偶整数性质及其算法设计研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11761042
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    36.5万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A0406.离散优化
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Serving as a unified and beautiful framework in theory, packing or covering problems in hypergraphs can formulate many combinatorial optimization problems of both practical and theoretical importance, and within the general framework, deep mathematical results have been derived over the past few decades, showing a far-reaching practical impact of this framework. The subject of studying packing or covering Problems in hypergraphs has become one of the important research centers in modern discrete mathematics, with strong links to Min-Max theorems, polyhedral combinatorics, graph theory and theory of algorithms. In general, packing and covering problems in hypergraphs are NP-hard, therefore neither of them can be solved exactly in polynomial time unless P=NP. The main objective of this project is to study the dual integrality conditions and the design principles of efficient algorithms for various packing and covering problems in hypergraphs. From the perspectives of both computational complexity and polyhedral combinatorics, this project aims at exploring TDI and Box-TDI properties.associated with hypergraphs, characterizing underlying combinatorial structure of various problems, designing efficiently exact or approximation algorithms based on dual integralities of the problem, and establishing some Min-Max theorems. Since the project proposes to deal with issues that have been the subject of extensive research in history and have attracted tremendous efforts in recent years, it aims to combine theories with techniques from multiple disciplines such as computational complexity, polyhedral combinatorics, graph theory, theory of algorithms and so on. This project is expected to yield findings that may be both valuable and significant for the characterizations of some important discrete structures, as well as the designs of some efficiently exact or approximation algorithms for the associated combinatorial optimization problems upon these discrete structures.
超图上的装填与覆盖问题能统一而优美地描述绝大多数组合最优化问题,能导出深刻的数学理论并产生深远的实际影响,是现代离散数学中综合研究Min-Max定理、多面体组合学、图论和算法理论等重要内容的中心之一。但一般情形下,超图上的装填问题和覆盖问题都是NP-难的,因此除非P=NP,否则超图上的装填或覆盖问题均不能在多项式时间之内解决。本项目的主要目的是研究超图上装填与覆盖问题的对偶整数性质及其相关问题的有效算法设计。本项目拟从计算复杂性和多面体组合学角度,研究特定条件下满足TDI或Box-TDI系统的超图; 提出基于对偶整数性质的有效算法;导出若干Min-Max定理。本项目属于国际上核心而前沿的研究方向,需要综合应用复杂性理论、多面体组合学、图论和算法理论等学科的理论与技巧。预期获得的结论可为部分离散结构的刻画提供理论依据,有助于对相关重要优化问题的求解设计有效算法。

结项摘要

本项目基于超图结构的对偶整数性理论,研究与之相关的装填与覆盖问题和一些关系紧密的组合最优化问题,发展了算法,刻画了所涉及问题的结构,得到了以下结果:1. 刻画了孟格图(Mengerian graphs)的结构并设计了多项式时间算法求解孟格图上的装填与覆盖问题,作为副产品,给出了求解二部图上带权重的顶点覆盖问题的新算法;2. 研究了NP-难边覆盖装填问题(edge cover packing problem(ECPP))的松弛问题:分数边覆盖装填问题(fractional edge cover packing problem (FECPP)),对该问题给出了基于组合结构的多项式时间算法;3. 研究了经典平行机排序问题加工时间为满足整除关系下的多项式时间算法可解性,刻画了一个组合性质,并利用其设计了多项式时间算法求解此特殊情形,并根据该组合性质为一般情形设计了一个3/2近似算法。为相关的一些带有装填或覆盖性质问题的NP-难问题设计基于多项式可解性特殊结构的近似算法,提供了新思路。装填与覆盖往往以隐秘的方式出现在组合最优化问题中,本项目组的结果表明,用装填与覆盖的眼光看待组合最优化问题,并刻画相应的结构,得到特殊情形下的多项式时间算法是针对NP-难问题求解的重要基础,对设计好的近似算法至关重要。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(4)
专利数量(0)
强化学习求解组合最优化问题的研究综述
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    计算机科学与探索
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王扬;陈智斌;吴兆蕊;高远
  • 通讯作者:
    高远
针对经典排序问题的一种新算法的近似比分析
  • DOI:
    10.11896/jsjkx.200600064
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    计算机科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    高吉吉;岳雪蓉;陈智斌
  • 通讯作者:
    陈智斌
Co-density and fractional edge cover packing
同密度和分数边缘覆盖封装
  • DOI:
    10.1007/s10878-020-00535-x
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Journal of Combinatorial Optimization
  • 影响因子:
    1
  • 作者:
    Qiulan Zhao;陈智斌;Jiajun Sang
  • 通讯作者:
    Jiajun Sang

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其他文献

基于GPU图像去噪总变分对偶模型的并行计算
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    计算机应用
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赵明超;陈智斌;文有为
  • 通讯作者:
    文有为
miR-137对人喉癌细胞株Hep-2细胞增殖的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    江苏医药
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    曹影;王培蓓;马荧雪;谭长强;陈智斌
  • 通讯作者:
    陈智斌
重金属Cu~(2+)·Zn~(2+)胁迫对紫花苜蓿种子萌发及生长的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    安徽农业科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘杰;李乔花;陈智斌;王宝森;郭俊明;张虹
  • 通讯作者:
    张虹
全变差噪声消除问题的半光滑牛顿法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    激光技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王满;文有为;陈智斌
  • 通讯作者:
    陈智斌
Total Dual Integrality in Some Facility Location Problems
一些设施选址问题的完全对偶完整性
  • DOI:
    10.1137/090768400
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    SIAM Journal on Discrete Mathematics
  • 影响因子:
    0.8
  • 作者:
    Xujin CHEN;陈智斌;Wenan Zang
  • 通讯作者:
    Wenan Zang

其他文献

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陈智斌的其他基金

基于超图的装填与覆盖问题的多项式时间可解性及近似算法设计研究
  • 批准号:
    12361065
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    27 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
基于超图结构的对偶整数性理论及其相关的装填与覆盖问题研究
  • 批准号:
    11101193
  • 批准年份:
    2011
  • 资助金额:
    22.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似国自然基金

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AI项目解读示例

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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