投影神经网络求解约束变分不等式问题

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"基于投影的约束变分不等式神经网络的研究" 本文介绍了一种新颖的神经网络模型,该模型专门用于解决受约束的变分不等式问题。该模型通过将解的必要和充分条件转化为非线性投影方程系统,从而对原问题进行转化。在"IEEETRANSACTIONSONNEURALNETWORKS"2009年3月刊的第20卷第3期中,Xing-Bao Gao和Li-Zhi Liao详细阐述了这一方法。 首先,文章提出了五条充分条件,确保所提出的神经网络在李雅普诺夫意义下稳定,并能收敛到原始问题的精确解。通过定义适当的凸能量函数,网络能够保证其稳定性和收敛性。这种新的神经网络模型不仅包含了一个已有的模型,而且可以应用于解决一些非单调和非光滑问题,扩展了神经网络在求解复杂优化问题上的应用范围。 在"Introduction"部分,作者考虑了具有线性与非线性约束的变分不等式问题(VI),其形式如下: (1) 其中,\(F\)是连续映射,从集合\(C\)到自身,\(C\)是\(R^n\)中的一个非空、闭、凸集,而\(x\)是需要找到的向量,满足特定条件。 文章的主体部分可能涵盖了以下几个关键知识点: 1. 变分不等式(Variational Inequalities)理论:这是优化问题的一个分支,处理的是多点交互的优化问题,其中考虑了约束条件下的方向导数。 2. 投影运算:在解决变分不等式时,投影运算用于将点从空间中的一点映射到约束集上最近的点,是求解这类问题的关键工具。 3. 神经网络模型:神经网络作为一种计算模型,能够模拟人脑神经元的连接和信息处理方式,被用来逼近和解决复杂的非线性问题。 4. 稳定性分析:在李雅普诺夫稳定性理论框架下,作者分析了网络的动态行为,证明了网络在运行过程中不会发散,而是会收敛到问题的解。 5. 收敛性证明:作者通过定义的能量函数,展示了神经网络如何逐步接近并最终达到问题的精确解。 6. 实例验证:通过数值例子,作者展示了所提神经网络的有效性和动态行为,进一步证明了模型的可行性。 这些内容对于理解和应用神经网络解决实际约束优化问题具有重要的理论价值和实践意义。对于从事机器学习、优化算法或者神经网络研究的读者,这篇文章提供了新的思路和工具。
2012-11-29 上传
通过引入步长线性搜索,SQP算法在一定的假设条件下可以具有全局和局部超线性收敛性。然而在传统的SQP算法中,其二次规划子问题可能不相容,也就是子问题可行集是空集。 为了解决这个不足,备种技术相继被提出。特别是Panier和Tits在[9]中提出的一种可行SQP(FSQP,www.Yifanglunwen.com)算法,其保证山东科技大学硕士学位论文每次迭代都得到可行点,从而避免了上述问题。然而FSQP算法仍然要求每次迭代求解一个二次规划子问题,使得算法的复杂度和计算量仍然较大。在这种情况下便产生了对QP一free算法的研究,因为它的子问题只包含更易求解且计算量相对较小的线性系统。 1988年,panier,Tits和Herskovits在[10]中提出一种求解不等式约束优化lb]题的QP一free算法。该算法每次迭代只要求求解两个不同的线性方程组和一个线性平方问题。从那时起,QP一free算法成为非线性约束优化领域的研究热点之一。 QP一free算法具有SQP算法的一些优点,例如收敛速度快,算法结构简单等。此外它还有其它一些良好性质,例如其子问题通常只包含同系数的线性方程组,并且这些方程组在一定的假设条件下都是可解的。 然而,从理论和实用的角度来看,现有的QP一free算法仍存在两个主要问题有待解决。首先,为了确保局部快速收敛性并防止Maratos效应,严格互补松弛条件要被假设成立。然而在一般情况下,该条件很难被检验。 其次,求解等式和不等式约束优化问题的QP一free算法一般要求所有等式和有效不等式约束的梯度向量线性无关。但每当等式约束个数多于两个或者总约束个数超过空间维数时,该线性无关条件经常失效。在这种情况下,病态wachier一Biegler现象(参见[4』)就会在算法中发生。Tits等最近在〔2]中提出了一种双重内点算法,在保证收敛性质不受影响的前提下,该算法大大减弱了以上线性无关条件。 通过一段时间的发展,存在于早期QP一free算法中的一些缺点己经正在被解决。例如,起初的一些QP一free算法只能证明迭代点列的任一聚点是原问题的稳定点,在一些附加假设条件下,如所有稳定点是孤立的,才能证明这些聚点是原问题KKT点。 这个问题在Z.Gao,G.He和F.Wu的关于序列线性方程组算法的文章中得到解决。另外,一些QP一free算法的子问题线性系统在严格互补松弛条件不成立时可能出现病态。这将导致乘子逼近序列出现分歧以致收敛性失败。通过应用Fiseher一Burmeister非线性互补问题函数,H.Qi和L.Qi在【17]中对以前的QP一free算法做了有效的改进,使得迭代矩阵的一致非奇异性得到保证。在大多数QP一free算法中,其子问题的维数通常是满的。因此,当应用于大规模约束问题时,计算量会相应大大增加。Y.Yang和L.Qi在Faeehinei一FISeher一Kanzow KKT识别技术的基础上,http://www.yifanglunwen.com/post/46.html对不等式约束优化问题提出一种QP一free算法。 在其每次迭论文摘要代中,只有有效工作集中的约束参与计算。 在本文中,我们在Facchinei一Fischer一Kanzow KKT点有效约束集识别技术的基础上提出了三个具有强收敛性的QP一free算法。第一个是求解不等式约束优化问题(NLPI)的可行点算法。在该算法中我们引入如下有效约束集识别函数:。