พวกเขาใช้การเขียนโปรแกรม semidefinite ในอุตสาหกรรมหรือไม่


10

ฉันไม่เห็นพูดถึงเรื่องนี้ในรายการงาน ฉันเคยเห็นกล่าวถึงการเขียนโปรแกรมจำนวนเต็ม, MIP, การเขียนโปรแกรมแบบไม่เชิงเส้นจำนวนเต็ม, LP, การเขียนโปรแกรมแบบไดนามิก ฯลฯ แต่ไม่มี SDP มันเป็นเทรนด์ในสถาบันการศึกษามากกว่าในอุตสาหกรรมหรือไม่?

จากการสัมผัสอย่าง จำกัด ของฉันต่อนักวิชาการและผู้เข้าร่วมอุตสาหกรรมในระบบพลังงานไฟฟ้าฉันคิดว่ามีโอกาสดีที่ SDP จะถูกนำไปใช้ในปัญหาการไหลของพลังงานที่ดีที่สุดโดยผู้ดำเนินการระบบอิสระ แต่ขึ้นอยู่กับขอบเขตที่หัวไข่สามารถขยาย ตั้งค่าแนวทางปัจจุบันเพื่อจัดการกับปัญหาที่ใหญ่กว่า

คำตอบ:


8

จากประสบการณ์ที่ จำกัด ของฉันในอุตสาหกรรมพลังงานไม่มีใครแก้ปัญหา SDP ในระดับนั้น ฉันมีความรู้ จำกัด เกี่ยวกับสิ่งที่ New England ISO กำลังทำอยู่และฉันคิดว่าพวกเขาสนใจที่จะรวม stochasticity เข้ากับโมเดล MILP ที่มีอยู่ของพวกเขา จากเพื่อนที่ทำงานเกี่ยวกับระบบพลังงานในห้องปฏิบัติการวิจัยของรัฐบาลในสหรัฐอเมริกาพวกเขายังคิดถึง stochasticity (การเขียนโปรแกรม stochastic ข้อ จำกัด โอกาสการเพิ่มประสิทธิภาพที่แข็งแกร่ง ... )

จากประสบการณ์ของฉันในภาค บริษัท เทคโนโลยีขนาดใหญ่ผู้คนกำลังแก้ไข MILP ในรูปแบบที่ซับซ้อนที่สุดและมักจะกำหนดไว้ล่วงหน้า

ฉันรวบรวมจากด้านวิศวกรรมเคมีที่พวกเขาสนใจ MINLP โดยเฉพาะการหาค่าเหมาะที่สุดแบบไม่ จำกัด คู่ซึ่งเกิดขึ้นโดยธรรมชาติในการผสมปัญหา นอกจากนี้ยังมีปัญหาข้อ จำกัด ของ PDE และสิ่งสนุกอื่น ๆ ทั้งหมด แต่นั่นก็เป็นความเชี่ยวชาญของฉัน

ถ้าฉันต้องคาดเดา SDP อาจถูกนำมาใช้ในการออกแบบเซมิคอนดักเตอร์เป็นรูทีนย่อย (เช่นสำหรับ MAXCUT) แต่เนื่องจากขาดนักแก้ปัญหาที่มีคุณภาพฉันคาดว่ามีความต้องการไม่มาก

ฉันจะบอกว่าในสถาบันการศึกษา SDP น่าสนใจมากขึ้นเป็นเครื่องมือพิสูจน์คือ "ดูปัญหานี้คือเวลาพหุนาม!" ถ้าคุณสามารถหาวิธีถกเถียงเป็น SDP นักแก้ปัญหา SDP นั้นงุนงงมาก (เมื่อเทียบกับชั้นเรียนปัญหานูนอื่น ๆ ) ที่ฉันคิดว่าคนไม่ค่อยตื่นเต้นกับความคิดที่จะแก้ปัญหาพวกเขา


ฉันคิดว่า SDP ไม่ได้เป็นพหุนามเสมอ IIRC คุณจำเป็นต้องมีข้อ จำกัด เพิ่มเติมเพื่อให้ทราบอย่างแน่นอน
user541686

แน่นอน แต่ถ้าข้อ จำกัด เหล่านั้นไม่ได้พบคุณจะไม่เห็นมันในการพิสูจน์เพราะจะไม่มีประเด็นมากนัก
IainDunning

7

การเขียนโปรแกรม Semidefinite และการเขียนโปรแกรมกรวยลำดับที่สองไม่ได้ถูกนำมาใช้อย่างรวดเร็วในทางปฏิบัติตามที่พวกเราหลายคนคาดหวัง ฉันมีส่วนร่วมในเรื่องนี้ในช่วง 20 ปีที่ผ่านมาและมันก็น่าผิดหวังมากที่เห็นความคืบหน้าช้า ฉันขอชี้ให้เห็นความท้าทายบางอย่าง:

  1. O(ม.2)ม.O(ม.2) ข้อกำหนดในการจัดเก็บข้อมูลเป็นหัวข้อสำคัญของการวิจัย แต่ในพื้นที่ของ SDP พวกเขาก็ไม่ได้พิสูจน์แล้วว่ามีความแข็งแกร่งเพียงพอสำหรับใช้ในตัวแก้จุดประสงค์ทั่วไป

  2. ผู้ขายซอฟต์แวร์ LP ยังไม่เห็นสมควรที่จะรวมการสนับสนุน SDP ในผลิตภัณฑ์ของตน การสนับสนุนที่ จำกัด สำหรับ SOCP เริ่มปรากฏขึ้น

  3. ความรู้เกี่ยวกับการเขียนโปรแกรม semidefinite ได้แพร่กระจายช้า หนังสือเรียนของ Boyd และ Vandenberghe นั้นมีประโยชน์อย่างมากในแง่นี้ แต่ก็มีหนทางอีกยาวที่จะไปถึงก่อนที่เทคโนโลยีนี้จะเป็นที่รู้จักอย่างกว้างขวางว่าเป็นเทคนิคการเพิ่มประสิทธิภาพรุ่นเก่า

  4. การสร้างแบบจำลองภาษาและระบบ (เช่น GAMS, AMPL, ฯลฯ ) ยังไม่ได้ให้การสนับสนุนที่ดีสำหรับ SOCP และ SDP แพ็คเกจ CVX เป็นงานที่น่าสนใจที่สุดในทิศทางนี้ แต่ถึงแม้จะต้องมีความซับซ้อนในส่วนของผู้ใช้

SDP พบการใช้งานในระดับการวิจัยในหลาย ๆ ด้านของวิศวกรรมและวิทยาศาสตร์ ดูเหมือนว่าสิ่งเหล่านี้จะกลายเป็นสิ่งสำคัญในอุตสาหกรรมเช่นกัน


5
เพียงเพื่อเพิ่ม: Afaik ตัวแปล SDP เชิงพาณิชย์เพียงตัวเดียวคือ MOSEK และเป็นรุ่นล่าสุดอยู่แล้ว ฉันคิดว่าความแข็งแกร่งนั้นสำคัญกว่าที่คิด: ในแอปพลิเคชั่นหลายตัวคุณสามารถจัดสรรเวลาได้มากขึ้น แต่หากนักแก้ปัญหาล้มเหลวเราควรทำอย่างไร
AndreaCassioli

5

งานส่วนใหญ่ที่ฉันรับรู้ในห้องแล็บสำหรับปัญหาการไหลของพลังงานอยู่ที่การเพิ่มประสิทธิภาพสุ่มเช่นกันโดยเน้นที่ MILP เป็นส่วนใหญ่

ในวิศวกรรมเคมีพวกเขาสนใจ MINLPs และตัวอย่างคลาสสิกคือปัญหาการผสม (โดยเฉพาะปัญหาการรวมตัวของต้นแบบ Haverly) ดังนั้นคำที่เป็น bilinear ขึ้นมามาก คำศัพท์ Trilinear บางครั้งปรากฏขึ้นขึ้นอยู่กับรุ่นผสมทางอุณหพลศาสตร์หรือแบบจำลองปฏิกิริยาที่ใช้ นอกจากนี้ยังมีจำนวนดอกเบี้ยที่ จำกัด ในการเพิ่มประสิทธิภาพที่ จำกัด โดย ODE หรือ PDE ไม่มีงานใดที่ใช้ SDP

งานเพิ่มประสิทธิภาพที่มีข้อ จำกัด ของ PDE ส่วนใหญ่ที่ฉันเคยเห็น (ฉันกำลังคิดถึงการเพิ่มประสิทธิภาพโทโพโลยีเป็นพิเศษ) ไม่ได้ใช้ SDP ข้อ จำกัด PDE อาจเป็นแบบเส้นตรงและในทางทฤษฎีสามารถยอมรับการกำหนด SDP ได้ขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์และข้อ จำกัด ที่เหลืออยู่ ในทางปฏิบัติปัญหาทางวิศวกรรมมีแนวโน้มที่จะเป็นแบบไม่เชิงเส้นและทำให้เกิดปัญหาแบบไม่คอนทราสต์ซึ่งจะถูกแก้ไขให้กับออพติม่าท้องถิ่น (อาจใช้มัลติสตาร์ตด้วย) บางครั้งสูตรการลงโทษจะถูกใช้เพื่อไม่รวม Optima ท้องถิ่นที่ไม่ดี

ฉันเห็นว่ามันอาจถูกใช้ในทฤษฎีการควบคุม งานจำนวนเล็กน้อยที่ฉันได้เห็นใน "ความไม่เท่าเทียมกันเชิงเส้นของเมทริกซ์" แสดงให้เห็นว่ามันอาจจะมีประโยชน์ แต่ทฤษฎีการควบคุมในอุตสาหกรรมมีแนวโน้มที่จะใช้วิธีการที่พยายามและเป็นจริงมากกว่าสูตรทางคณิตศาสตร์ที่มีเลือดออก จะถูกใช้เป็นระยะเวลาหนึ่งจนกว่าพวกเขาจะสามารถพิสูจน์ได้ว่ามีประโยชน์

มีนักแก้ปัญหา SDP สองสามคนที่ไม่เป็นไรและพวกเขาได้แก้ไขปัญหาที่ค่อนข้างใหญ่สำหรับสถาบันการศึกษา (ครั้งล่าสุดที่ฉันตรวจสอบเมื่อ 3-4 ปีก่อนและพวกเขากำลังแก้ไขตัวแปรนับหมื่นถึงแสนคน) แต่สถานการณ์กระแสไฟฟ้า เกี่ยวข้องกับปัญหาที่ใหญ่กว่ามาก (หลายสิบล้านถึงตัวแปรหลายพันล้านรายการ) และฉันไม่คิดว่าจะมีนักแก้ปัญหา ฉันคิดว่าพวกเขาสามารถไปถึงที่นั่น - มีงานจำนวนหนึ่งที่ใช้วิธีการภายในแบบปราศจากเมทริกซ์ที่ยุติธรรมซึ่งแสดงให้เห็นว่ามันเป็นไปได้ที่จะขยายขนาดนักแก้ปัญหา SDP โดยใช้เทคนิคเหล่านั้น - แต่ก็ยังไม่มีใครทำ เพราะ LPs, MILPs และ NLP นูนขึ้นมาบ่อยครั้งมากขึ้นและเป็นเทคโนโลยีที่จัดตั้งขึ้น


2
ตอนนี้ฉันแทบจะไม่เกี่ยวกับเรื่องนี้ แต่สิ่งที่ตลกคือแอปพลิเคชันในการควบคุมทฤษฎีได้อยู่พักหนึ่ง เชิงเส้นเมทริกซ์อสมการในระบบการควบคุมและถูกตีพิมพ์ในปี 1994 สตีเฟนบอยด์ไม่มากที่สุดของการวิจัยของเขาที่จุดตัดของการเพิ่มประสิทธิภาพและการควบคุมและเขายังได้รับการทำที่อย่างน้อยตั้งแต่ปี 1996
GrayOnGray

มันเป็นความจริง. สิ่งที่ฉันรู้เกี่ยวกับการควบคุมอุตสาหกรรมส่วนใหญ่มาจากการฝึกงานระยะสั้นในอุตสาหกรรมแปรรูปเคมีและการควบคุมแบบจำลองการทำนายนั้นเป็นเรื่องใหม่ที่ยิ่งใหญ่และฉันเชื่อว่ามันได้รับการพัฒนาขึ้นมาในช่วงกลางยุค 80 และต้นยุค 90
Geoff Oxberry
โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.