Используют ли они полуопределенное программирование в промышленности?


10

Я не вижу упоминаний об этом в списках вакансий. Я видел упомянутое целочисленное программирование, MIP, смешанно-целочисленное нелинейное программирование, LP, динамическое программирование и т. Д., Но без SDP. Это намного моднее в академии, чем в промышленности?

Из-за моего ограниченного контакта с учеными и промышленными участниками в электроэнергетических системах, я думаю, есть хороший шанс, что SDP будет применяться в задачах оптимального потока мощности независимыми системными операторами, но это зависит от степени, в которой могут масштабироваться яйцевые головки до современных подходов для решения более крупных проблемных случаев.

Ответы:


8

Из моего собственного ограниченного опыта в энергетике, никто не решает SDP в таком масштабе. У меня есть некоторые ограниченные знания о том, что делает ISO Новой Англии, и я думаю, что они больше заинтересованы во включении стохастичности в свои существующие модели MILP. От друзей, которые работали над системами питания в правительственных исследовательских лабораториях в США, они также думают о стохастичности (стохастическое программирование, случайные ограничения, надежная оптимизация ...).

Исходя из моего опыта работы в секторе крупных технологических компаний, люди решают MILP по самым сложным и обычно детерминированным моделям.

Я понял, что со стороны химической инженерии они заинтересованы в MINLP, в частности в невыпуклой квадратично-ограниченной оптимизации, которая естественным образом возникает в задачах смешивания. Есть также проблемы с PDE и другие забавные вещи, но это в основном из моего опыта.

Если бы мне пришлось размышлять, SDP мог бы использоваться в дизайне полупроводников в качестве подпрограммы (например, для MAXCUT), но, учитывая отсутствие качественных решателей, я предполагаю, что нет большого спроса (пока, по крайней мере).

Я бы сказал, что в академических кругах СДП более интересен как инструмент проверки, т. Е. «Посмотрите, эта проблема - полиномиальное время!» если вы можете выяснить, как спорить в качестве SDP. Решатели SDP настолько обидчивы (по сравнению с другими выпуклыми классами задач), что я думаю, что людям не очень-то нравится идея их решения.


Я думаю, что SDP не всегда имеет полиномиальное время. IIRC вам нужны дополнительные ограничения, чтобы знать это наверняка.
user541686

Конечно, но если бы эти ограничения не были соблюдены, вы бы не увидели это в доказательстве, потому что не было бы особого смысла.
IainDunning

7

Полуконечное программирование и конусное программирование второго порядка не были приняты на практике так быстро, как надеялись многие из нас. Я принимал участие в этом в течение последних 20 лет, и было очень обидно видеть медленный прогресс. Позвольте мне указать на некоторые проблемы:

  1. О(м2)мО(м2) требования к хранилищу являются активной темой исследований, но в области SDP они просто не оказались достаточно надежными для использования в универсальном решателе.

  2. Производители программного обеспечения для LP пока не считают целесообразным включать поддержку SDP в свои продукты. Некоторая ограниченная поддержка SOCP начинает появляться.

  3. Знания о полуопределенном программировании распространяются медленно. Учебник Бойда и Ванденбергхе очень помог в этом отношении, но предстоит пройти долгий путь, прежде чем эта технология станет столь же широко известной, как более старые методы оптимизации.

  4. Языки и системы моделирования (такие как GAMS, AMPL и т. Д.) Пока не обеспечивают хорошую поддержку SOCP и SDP. Пакет CVX является наиболее интересной работой в этом направлении, но даже он требует некоторой изощренности со стороны пользователя.

SDP нашел применение на исследовательском уровне во многих областях техники и науки. Кажется вероятным, что это в конечном итоге станет важным и в промышленности.


5
Просто добавлю: единственный коммерческий решатель SDP afaik - это MOSEK, и в любом случае это совсем недавно. Я думаю, что надежность важнее, чем можно подумать: во многих приложениях вы можете выделить больше времени, но если решателю не удастся, что делать?
AndreaCassioli

5

Большая часть работы, которую я знаю в лабораториях по решению проблем с потоком энергии, также связана со стохастической оптимизацией, сосредоточенной в основном на MILP.

В области химического машиностроения они заинтересованы в MINLP, и классическим примером является проблема смешения (в частности, прототипическая проблема объединения Хаверли), поэтому билинейные термины часто встречаются. Иногда появляются трилинейные термины, в зависимости от используемых моделей термодинамического смешения или моделей реакций. Также существует ограниченный интерес к оптимизации с ограничением по ODE или по PDE; ни одна из этих работ не использует SDP.

В большинстве работ по оптимизации с ограничением по PDE (я специально думаю об оптимизации топологии) не используются SDP. Ограничения PDE могут быть линейными и теоретически могут допускать формулировку SDP в зависимости от того, каковы цели и оставшиеся ограничения. На практике инженерные задачи имеют тенденцию быть нелинейными и приводят к невыпуклым задачам, которые затем решаются с помощью локальных оптимумов (возможно, также с использованием мультистарта). Иногда составы штрафов используются для исключения известных неоптимальных локальных оптимумов.

Я мог видеть, что это может быть использовано в теории управления. Небольшая работа, которую я видел над «линейными матричными неравенствами», позволяет предположить, что это могло бы быть там полезным, но теория управления в промышленности имеет тенденцию полагаться на проверенные методы, а не на передовые математические формулировки, поэтому я сомневаюсь в SDP будет использоваться некоторое время, пока они не смогут доказать свою полезность.

Есть несколько решателей SDP, которые подходят, и они решили довольно большие проблемы для академических кругов (последний раз я проверял это 3-4 года назад, и они решали от десятков до сотен тысяч переменных), но сценарии распределения мощности связаны с гораздо большими проблемами (от десятков миллионов до миллиардов переменных), и я не думаю, что решатели еще есть. Я думаю, что они могли бы достичь этого - в последнее время было проведено немало работ по методам внутренней матрицы без матриц, которые предполагают, что было бы целесообразно масштабировать решатели SDP с использованием этих методов - но никто еще не сделал этого, вероятно потому что LP, MILP и выпуклые NLP появляются гораздо чаще и являются устоявшимися технологиями.


2
Я сейчас очень мало об этом, но забавно то, что приложения для теории управления были вокруг некоторое время. Линейные матричные неравенства в системах и управлении были опубликованы в 1994 году. Стивен Бойд проводит большую часть своих исследований на стыке оптимизации и управления, и он также занимается этим по крайней мере с 1996 года.
GrayOnGray

Это так. Большая часть того, что я знаю о промышленном контроле, получена в результате небольшой стажировки в химической промышленности, и там предсказательный контроль моделей стал большой новой вещью, и я считаю, что он был разработан где-то между серединой 80-х и началом 90-х годов.
Джефф Оксберри
Используя наш сайт, вы подтверждаете, что прочитали и поняли нашу Политику в отношении файлов cookie и Политику конфиденциальности.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.