mathematical-optimization - 一个非常大的非线性最小二乘优化的收敛-6ren

mathematical-optimization - 一个非常大的非线性最小二乘优化的收敛

转载作者：行者123 更新时间：2023-12-04 08:44:35

我正在尝试解决以下问题:我有很多(~80000)个正在生长的器官表面斑 block 。我随时间(18 个时间点)测量它的每个区域，并希望为其拟合一条增长曲线(双逻辑模型，例如，只是两个逻辑函数 bcs 的总和。有两个“增长突增”发生在观察期)。

我有框约束以确保指数项不会爆炸，还有一个线性约束必须一个接一个地发生。此外，为了在拟合参数中强制执行某种空间连续性，我向目标函数(最小二乘)添加了一个惩罚项，作为相邻补丁(某些)参数之间差异的平方和，因此个人模型拟合不再独立。

我有整个事物的梯度和粗麻布，我在越来越精细的尺度上解决它，从总表面积开始，分割，将全局模型的参数映射到每个补丁，再次运行求解器，分割...直到我得到我想要的分辨率。

因此，使用 IPOPT 进行优化是可行的，但速度非常慢，而且由于我对优化理论的所有事情都不太了解，所以我想知道我是否在设置中做了一些非常愚蠢的事情。我使用 ma86 作为线性求解器，针对在具有 256G RAM 和 56 个内核以及 metis 重新排序的机器上运行的 openBLAS 编译。我使用的其他设置是:

% nlp scaling
solv_options.ipopt.nlp_scaling_method = 'gradient-based';
solv_options.ipopt.nlp_scaling_max_gradient = 1;
solv_options.ipopt.nlp_scaling_min_value = 1e-16;

solv_options.ipopt.bound_mult_init_method='constant';

% Barrier Parameter
solv_options.ipopt.mu_strategy = 'adaptive';
solv_options.ipopt.mu_oracle = 'quality-function';
solv_options.ipopt.fixed_mu_oracle = 'average_compl';
solv_options.ipopt.adaptive_mu_globalization = 'kkt-error';
solv_options.ipopt.corrector_type = 'affine';

% linear solver
solv_options.ipopt.max_soc=0;
solv_options.ipopt.accept_every_trial_step='yes';
solv_options.ipopt.linear_system_scaling = 'none';
solv_options.ipopt.neg_curv_test_tol = 0;
solv_options.ipopt.neg_curv_test_reg = 'yes';
solv_options.ipopt.max_refinement_steps=0;
solv_options.ipopt.min_refinement_steps=0;

% ma86 settings
solv_options.ipopt.linear_solver='ma86';
solv_options.ipopt.ma86_order='auto';
solv_options.ipopt.ma86_scaling='mc64';
solv_options.ipopt.ma86_small=1e-10;
solv_options.ipopt.ma86_static=1;
solv_options.ipopt.recalc_y='yes';

这给了我这样的东西:

This is Ipopt version 3.12, running with linear solver ma86.

Number of nonzeros in equality constraint Jacobian...:        0
Number of nonzeros in inequality constraint Jacobian.:     2560
Number of nonzeros in Lagrangian Hessian.............:   112280

Total number of variables............................:     8960
                     variables with only lower bounds:     2560
                variables with lower and upper bounds:     3840
                     variables with only upper bounds:     2560
Total number of equality constraints.................:        0
Total number of inequality constraints...............:     1280
        inequality constraints with only lower bounds:        0
   inequality constraints with lower and upper bounds:        0
        inequality constraints with only upper bounds:     1280

iter    objective    inf_pr   inf_du lg(mu)  ||d||  lg(rg) alpha_du alpha_pr  ls
   0  9.8260736e-01 0.00e+00 1.19e-02   0.0 0.00e+00    -  0.00e+00 0.00e+00   0
   1  9.6288666e-01 0.00e+00 1.24e-02  -4.5 1.14e-02   0.0 9.91e-01 1.00e+00f  1
   2  9.1582880e-01 0.00e+00 1.16e-02  -4.4 2.72e-02  -0.5 1.00e+00 1.00e+00f  1
   3  8.2635857e-01 0.00e+00 1.01e-02  -4.6 1.39e-01  -1.0 9.99e-01 1.00e+00f  1
   4  7.8943781e-01 0.00e+00 9.40e-03  -4.9 2.70e-02  -0.5 1.00e+00 1.00e+00f  1
   5  7.2123624e-01 0.00e+00 8.12e-03  -5.3 8.70e-02  -1.0 1.00e+00 1.00e+00f  1
   6  6.9535003e-01 0.00e+00 7.56e-03  -6.1 2.20e-02  -0.6 1.00e+00 9.06e-01f  1
   7  6.6635914e-01 0.00e+00 7.00e-03  -6.6 6.21e-02  -1.1 1.00e+00 5.40e-01f  1
   8  6.5683787e-01 0.00e+00 6.78e-03  -7.6 2.14e-02  -0.6 1.00e+00 3.81e-01f  1
   9  6.4238130e-01 0.00e+00 6.53e-03  -7.7 1.53e-01  -1.1 1.00e+00 2.90e-01f  1
iter    objective    inf_pr   inf_du lg(mu)  ||d||  lg(rg) alpha_du alpha_pr  ls
  10  6.3440625e-01 0.00e+00 6.33e-03  -8.7 2.20e-02  -0.7 1.00e+00 3.30e-01f  1
  11  6.2431009e-01 0.00e+00 6.16e-03  -8.3 3.08e-01  -1.2 1.00e+00 2.04e-01f  1
  12  6.1872460e-01 0.00e+00 6.05e-03  -8.8 2.29e-02  -0.7 1.00e+00 2.32e-01f  1
  13  6.0753815e-01 0.00e+00 5.86e-03  -8.9 2.73e-01  -1.2 1.00e+00 2.31e-01f  1
  14  6.0575477e-01 0.00e+00 5.82e-03  -9.9 2.60e-02  -0.8 1.00e+00 7.44e-02f  1
  15  6.0089103e-01 0.00e+00 5.71e-03 -11.0 1.11e-02  -0.4 1.00e+00 4.48e-01f  1
  16  5.9426852e-01 0.00e+00 5.58e-03 -11.0 3.14e-02  -0.8 1.00e+00 2.68e-01f  1
  17  5.9175418e-01 0.00e+00 5.52e-03 -11.0 1.17e-02  -0.4 1.00e+00 2.26e-01f  1
  18  5.8756155e-01 0.00e+00 5.44e-03 -11.0 3.97e-02  -0.9 1.00e+00 1.65e-01f  1
  19  5.8651702e-01 0.00e+00 5.42e-03  -9.5 1.26e-02  -0.5 1.00e+00 8.89e-02f  1
iter    objective    inf_pr   inf_du lg(mu)  ||d||  lg(rg) alpha_du alpha_pr  ls
  20  5.8278151e-01 0.00e+00 5.34e-03 -10.3 5.18e-02  -0.9 1.00e+00 1.40e-01f  1
  21  5.8100614e-01 0.00e+00 5.30e-03 -11.0 1.37e-02  -0.5 1.00e+00 1.42e-01f  1
  22  5.7827149e-01 0.00e+00 5.25e-03 -11.0 7.12e-02  -1.0 1.00e+00 9.77e-02f  1
  23  5.7564914e-01 0.00e+00 5.19e-03  -9.4 1.52e-02  -0.6 1.00e+00 1.97e-01f  1
  24  5.7340095e-01 0.00e+00 5.15e-03 -10.0 1.06e-01  -1.0 1.00e+00 7.66e-02f  1
  25  5.7134734e-01 0.00e+00 5.10e-03 -11.0 1.78e-02  -0.6 1.00e+00 1.45e-01f  1
  26  5.6897098e-01 0.00e+00 5.06e-03 -11.0 1.82e-01  -1.1 1.00e+00 7.65e-02f  1
  27  5.6722484e-01 0.00e+00 5.02e-03 -11.0 2.11e-02  -0.7 1.00e+00 1.16e-01f  1
  28  5.6402838e-01 0.00e+00 5.25e-03 -11.0 3.29e-01  -1.1 1.00e+00 9.57e-02f  1
  29  5.6299118e-01 0.00e+00 5.26e-03 -10.5 2.38e-02  -0.7 1.00e+00 6.53e-02f  1
iter    objective    inf_pr   inf_du lg(mu)  ||d||  lg(rg) alpha_du alpha_pr  ls
  30  5.5753178e-01 0.00e+00 5.63e-03 -11.0 1.38e-01  -1.2 1.00e+00 1.62e-01f  1
  31  5.5730217e-01 0.00e+00 5.63e-03 -11.0 2.37e-02  -0.8 1.00e+00 1.38e-02f  1
  32  5.5363398e-01 0.00e+00 5.71e-03 -11.0 8.55e-02  -1.2 1.00e+00 1.06e-01f  1
  33  5.5223091e-01 0.00e+00 5.70e-03 -11.0 2.43e-02  -0.8 1.00e+00 7.99e-02f  1
  34  5.5163441e-01 0.00e+00 5.70e-03  -9.9 1.30e-01  -1.3 1.00e+00 1.65e-02f  1
  35  5.4699694e-01 0.00e+00 5.67e-03 -10.9 2.56e-02  -0.9 1.00e+00 2.48e-01f  1
  36  5.4559780e-01 0.00e+00 5.67e-03 -11.0 2.30e-01  -1.3 1.00e+00 3.71e-02f  1
  37  5.4248376e-01 0.00e+00 5.63e-03 -11.0 2.58e-02  -0.9 1.00e+00 1.60e-01f  1
  38  5.3955718e-01 0.00e+00 5.63e-03 -10.7 6.78e-01  -1.4 1.00e+00 6.97e-02f  1
  39  5.3606672e-01 0.00e+00 5.57e-03 -10.9 2.79e-02  -1.0 1.00e+00 1.73e-01f  1
iter    objective    inf_pr   inf_du lg(mu)  ||d||  lg(rg) alpha_du alpha_pr  ls
  40  5.3481638e-01 0.00e+00 5.55e-03 -11.0 1.32e-02  -0.5 1.00e+00 1.33e-01f  1
  41  5.3248177e-01 0.00e+00 5.50e-03 -11.0 3.23e-02  -1.0 1.00e+00 1.10e-01f  1
  42  5.3143109e-01 0.00e+00 5.48e-03 -10.4 1.37e-02  -0.6 1.00e+00 1.05e-01f  1
  43  5.2975978e-01 0.00e+00 5.45e-03 -11.0 3.92e-02  -1.1 1.00e+00 7.50e-02f  1
  44  5.2855042e-01 0.00e+00 5.42e-03 -11.0 1.50e-02  -0.6 1.00e+00 1.13e-01f  1
  45  5.2670676e-01 0.00e+00 5.38e-03 -11.0 4.80e-02  -1.1 1.00e+00 7.85e-02f  1
  46  5.2428812e-01 0.00e+00 5.31e-03 -11.0 1.64e-02  -0.7 1.00e+00 2.12e-01f  1
  47  5.2221881e-01 0.00e+00 5.27e-03 -11.0 5.84e-02  -1.2 1.00e+00 8.45e-02f  1
  48  5.2084516e-01 0.00e+00 5.23e-03 -10.8 1.79e-02  -0.8 1.00e+00 1.14e-01f  1
  49  5.1928549e-01 0.00e+00 5.19e-03 -11.0 7.06e-02  -1.2 1.00e+00 6.06e-02f  1
iter    objective    inf_pr   inf_du lg(mu)  ||d||  lg(rg) alpha_du alpha_pr  ls
  50  5.1787195e-01 0.00e+00 5.15e-03 -11.0 1.95e-02  -0.8 1.00e+00 1.10e-01f  1
  51  5.1639782e-01 0.00e+00 5.12e-03 -10.9 8.49e-02  -1.3 1.00e+00 5.45e-02f  1
  52  5.1606363e-01 0.00e+00 5.11e-03 -11.0 2.13e-02  -0.9 1.00e+00 2.45e-02f  1
  53  5.1178863e-01 0.00e+00 5.01e-03 -11.0 1.04e-01  -1.3 1.00e+00 1.50e-01f  1
  54  5.1173718e-01 0.00e+00 5.01e-03 -11.0 2.33e-02  -0.9 1.00e+00 3.61e-03f  1
  55  5.0944130e-01 0.00e+00 4.96e-03 -11.0 1.40e-01  -1.4 1.00e+00 7.70e-02f  1
  56  5.0727659e-01 0.00e+00 4.89e-03 -11.0 2.55e-02  -1.0 1.00e+00 1.43e-01f  1
  57  5.0638483e-01 0.00e+00 4.85e-03 -11.0 1.11e-02  -0.5 1.00e+00 1.29e-01f  1
  58  5.0426908e-01 0.00e+00 4.78e-03 -11.0 2.79e-02  -1.0 1.00e+00 1.32e-01f  1
  59  5.0333858e-01 0.00e+00 4.74e-03 -11.0 1.22e-02  -0.6 1.00e+00 1.26e-01f  1
iter    objective    inf_pr   inf_du lg(mu)  ||d||  lg(rg) alpha_du alpha_pr  ls
  60  5.0161958e-01 0.00e+00 4.69e-03 -11.0 3.05e-02  -1.1 1.00e+00 1.02e-01f  1
  61  5.0037437e-01 0.00e+00 4.64e-03 -11.0 1.34e-02  -0.6 1.00e+00 1.58e-01f  1
  62  4.9971029e-01 0.00e+00 4.62e-03 -11.0 3.34e-02  -1.1 1.00e+00 3.72e-02f  1
  63  4.9914235e-01 0.00e+00 4.59e-03 -11.0 1.48e-02  -0.7 1.00e+00 6.69e-02f  1
  64  4.9664256e-01 0.00e+00 4.51e-03 -11.0 3.70e-02  -1.2 1.00e+00 1.32e-01f  1
  65  4.9621567e-01 0.00e+00 4.50e-03 -11.0 1.62e-02  -0.7 1.00e+00 4.72e-02f  1
  66  4.9453149e-01 0.00e+00 4.44e-03 -11.0 4.19e-02  -1.2 1.00e+00 8.39e-02f  1
  67  4.9304626e-01 0.00e+00 4.38e-03 -11.0 1.79e-02  -0.8 1.00e+00 1.53e-01f  1
  68  4.9163087e-01 0.00e+00 4.34e-03 -11.0 6.89e-02  -1.3 1.00e+00 6.69e-02f  1
  69  4.9031174e-01 0.00e+00 4.28e-03 -11.0 1.97e-02  -0.8 1.00e+00 1.28e-01f  1
iter    objective    inf_pr   inf_du lg(mu)  ||d||  lg(rg) alpha_du alpha_pr  ls
  70  4.8795240e-01 0.00e+00 4.22e-03  -8.8 2.01e-01  -1.3 9.38e-01 1.04e-01f  1
  71  4.8721723e-01 0.00e+00 4.18e-03  -9.8 2.16e-02  -0.9 1.00e+00 6.73e-02f  1
  72  4.8560412e-01 0.00e+00 4.10e-03 -11.0 9.08e-03  -0.5 1.00e+00 3.33e-01f  1
  73  4.8395604e-01 0.00e+00 4.03e-03 -11.0 2.38e-02  -0.9 1.00e+00 1.42e-01f  1
  74  4.8308417e-01 0.00e+00 3.99e-03 -11.0 9.99e-03  -0.5 1.00e+00 1.69e-01f  1
  75  4.8236398e-01 0.00e+00 3.96e-03 -10.8 2.63e-02  -1.0 1.00e+00 5.83e-02f  1
  76  4.7919513e-01 0.00e+00 3.79e-03 -10.9 1.11e-02  -0.6 1.00e+00 5.72e-01f  1
  77  4.7844811e-01 0.00e+00 3.76e-03 -11.0 3.12e-02  -1.0 1.00e+00 5.79e-02f  1
  78  4.7801338e-01 0.00e+00 3.74e-03 -11.0 1.22e-02  -0.6 1.00e+00 7.40e-02f  1
  79  4.7631089e-01 0.00e+00 3.67e-03 -11.0 4.30e-02  -1.1 1.00e+00 1.23e-01f  1
iter    objective    inf_pr   inf_du lg(mu)  ||d||  lg(rg) alpha_du alpha_pr  ls
  80  4.7516941e-01 0.00e+00 3.61e-03 -11.0 1.35e-02  -0.7 1.00e+00 1.81e-01f  1
  81  4.7405503e-01 0.00e+00 3.57e-03 -11.0 7.24e-02  -1.1 1.00e+00 7.54e-02f  1
  82  4.7394863e-01 0.00e+00 3.57e-03 -11.0 1.49e-02  -0.7 1.00e+00 1.57e-02f  1
  83  4.7209146e-01 0.00e+00 3.51e-03  -8.9 1.76e-01  -1.2 9.65e-01 1.15e-01f  1
  84  4.7199185e-01 0.00e+00 3.50e-03 -10.1 1.66e-02  -0.8 1.00e+00 1.36e-02f  1
  85  4.7051045e-01 0.00e+00 3.41e-03 -11.0 6.70e-03  -0.3 1.00e+00 4.74e-01f  1
  86  4.7028360e-01 0.00e+00 3.40e-03 -11.0 1.92e-02  -0.8 1.00e+00 2.87e-02f  1
  87  4.6892068e-01 0.00e+00 3.31e-03 -11.0 7.44e-03  -0.4 1.00e+00 4.02e-01f  1
  88  4.6754658e-01 0.00e+00 3.25e-03 -11.0 2.37e-02  -0.9 1.00e+00 1.62e-01f  1
  89  4.6723856e-01 0.00e+00 3.23e-03 -11.0 8.24e-03  -0.4 1.00e+00 8.47e-02f  1
iter    objective    inf_pr   inf_du lg(mu)  ||d||  lg(rg) alpha_du alpha_pr  ls
  90  4.6625331e-01 0.00e+00 3.18e-03 -11.0 3.07e-02  -0.9 1.00e+00 1.08e-01f  1
  91  4.6621348e-01 0.00e+00 3.18e-03 -11.0 9.16e-03  -0.5 1.00e+00 1.01e-02f  1
  92  4.6511327e-01 0.00e+00 3.17e-03 -11.0 4.12e-02  -1.0 1.00e+00 1.11e-01f  1
  93  4.6363418e-01 0.00e+00 3.14e-03 -11.0 1.02e-02  -0.5 1.00e+00 3.45e-01f  1
  94  4.6314545e-01 0.00e+00 3.14e-03 -11.0 6.17e-02  -1.0 1.00e+00 4.60e-02f  1
  95  4.6235630e-01 0.00e+00 3.12e-03 -11.0 1.13e-02  -0.6 1.00e+00 1.70e-01f  1
  96  4.6143809e-01 0.00e+00 3.11e-03  -9.7 1.03e-01  -1.1 1.00e+00 7.93e-02f  1
  97  4.6069624e-01 0.00e+00 3.10e-03 -10.6 1.38e-02  -0.6 1.00e+00 1.47e-01f  1
  98  4.5824023e-01 0.00e+00 3.68e-03  -8.6 3.14e-01  -1.1 8.52e-01 1.81e-01f  1
  99  4.5822224e-01 0.00e+00 3.68e-03  -9.9 2.27e-02  -0.7 1.00e+00 3.30e-03f  1
iter    objective    inf_pr   inf_du lg(mu)  ||d||  lg(rg) alpha_du alpha_pr  ls
 100  4.5747364e-01 0.00e+00 3.71e-03 -11.0 7.25e-03  -0.3 1.00e+00 3.33e-01f  1
 101  4.5651156e-01 0.00e+00 3.77e-03 -11.0 2.65e-02  -0.8 1.00e+00 1.62e-01f  1
 102  4.5624508e-01 0.00e+00 3.79e-03 -11.0 8.36e-03  -0.3 1.00e+00 1.09e-01f  1
 103  4.5460694e-01 0.00e+00 3.91e-03 -10.5 3.10e-02  -0.8 1.00e+00 2.54e-01f  1
 104  4.5415701e-01 0.00e+00 3.92e-03 -11.0 9.64e-03  -0.4 1.00e+00 1.69e-01f  1
 105  4.5379967e-01 0.00e+00 3.95e-03 -11.0 3.54e-02  -0.9 1.00e+00 5.13e-02f  1
 106  4.5282822e-01 0.00e+00 3.99e-03 -11.0 1.10e-02  -0.4 1.00e+00 3.33e-01f  1
 107  4.5236345e-01 0.00e+00 4.03e-03 -11.0 4.03e-02  -0.9 1.00e+00 6.16e-02f  1
 108  4.5158337e-01 0.00e+00 4.06e-03 -11.0 1.24e-02  -0.5 1.00e+00 2.45e-01f  1
 109  4.4983066e-01 0.00e+00 4.19e-03  -8.9 4.54e-02  -1.0 1.00e+00 2.15e-01f  1
iter    objective    inf_pr   inf_du lg(mu)  ||d||  lg(rg) alpha_du alpha_pr  ls
 110  4.4976166e-01 0.00e+00 4.20e-03 -10.3 1.39e-02  -0.5 1.00e+00 2.01e-02f  1
 111  4.4733643e-01 0.00e+00 4.34e-03  -8.3 4.72e-02  -1.0 9.30e-01 2.78e-01f  1
 112  4.4674741e-01 0.00e+00 4.36e-03  -9.7 1.51e-02  -0.6 1.00e+00 1.60e-01f  1
 113  4.4600496e-01 0.00e+00 4.39e-03  -8.6 4.25e-02  -1.1 1.00e+00 8.06e-02f  1
 114  4.4596146e-01 0.00e+00 4.39e-03 -10.0 1.64e-02  -0.6 1.00e+00 1.09e-02f  1
 115  4.4157951e-01 0.00e+00 4.49e-03  -8.4 4.50e-02  -1.1 1.00e+00 4.49e-01f  1
 116  4.4137682e-01 0.00e+00 4.48e-03  -9.6 1.60e-02  -0.7 1.00e+00 4.90e-02f  1
 117  4.3873388e-01 0.00e+00 4.47e-03  -7.5 3.70e-02  -1.2 9.19e-01 2.63e-01f  1
 118  4.3815153e-01 0.00e+00 4.45e-03  -8.7 1.61e-02  -0.7 1.00e+00 1.33e-01f  1
 119  4.3569743e-01 0.00e+00 4.41e-03  -7.5 3.98e-02  -1.2 1.00e+00 2.34e-01f  1
iter    objective    inf_pr   inf_du lg(mu)  ||d||  lg(rg) alpha_du alpha_pr  ls
 120  4.3444019e-01 0.00e+00 4.36e-03  -8.6 1.67e-02  -0.8 1.00e+00 2.71e-01f  1
 121  4.3145745e-01 0.00e+00 4.27e-03  -7.3 4.24e-02  -1.3 1.00e+00 2.74e-01f  1
 122  4.2975412e-01 0.00e+00 4.19e-03  -8.0 1.81e-02  -0.8 1.00e+00 3.55e-01f  1
 123  4.2433966e-01 0.00e+00 3.98e-03  -6.9 4.56e-02  -1.3 1.00e+00 4.92e-01f  1
 124  4.2414838e-01 0.00e+00 3.96e-03  -7.5 1.92e-02  -0.9 1.00e+00 4.01e-02f  1
 125  4.2194620e-01 0.00e+00 3.87e-03  -6.9 4.80e-02  -1.4 1.00e+00 1.96e-01f  1
 126  4.1778190e-01 0.00e+00 3.63e-03  -7.7 2.08e-02  -0.9 1.00e+00 8.34e-01f  1
 127  4.1737428e-01 0.00e+00 2.94e-03  -7.1 4.72e-02  -1.4 1.00e+00 3.66e-02f  1
 128  4.1315312e-01 0.00e+00 2.54e-03  -7.8 2.22e-02  -1.0 1.00e+00 8.46e-01f  1
 129  4.1173197e-01 0.00e+00 2.51e-03  -7.1 6.31e-02  -1.5 1.00e+00 1.27e-01f  1
iter    objective    inf_pr   inf_du lg(mu)  ||d||  lg(rg) alpha_du alpha_pr  ls
 130  4.0915489e-01 0.00e+00 2.46e-03  -7.7 2.32e-02  -1.0 1.00e+00 5.13e-01f  1
 131  4.0515277e-01 0.00e+00 2.38e-03  -6.9 9.97e-02  -1.5 1.00e+00 3.50e-01f  1
 132  4.0343660e-01 0.00e+00 2.34e-03  -7.3 2.38e-02  -1.1 1.00e+00 3.43e-01f  1
 133  3.9516682e-01 0.00e+00 2.17e-03  -6.8 1.68e-01  -1.6 1.00e+00 7.24e-01f  1
 134  3.9098427e-01 0.00e+00 2.06e-03  -7.2 2.34e-02  -1.1 1.00e+00 9.07e-01f  1
 135  3.9058959e-01 0.00e+00 2.05e-03  -7.0 5.50e-02  -1.6 1.00e+00 3.97e-02f  1
 136  3.8628795e-01 0.00e+00 1.93e-03  -7.7 2.39e-02  -1.2 1.00e+00 9.42e-01f  1
 137  3.8288703e-01 0.00e+00 1.84e-03  -7.2 6.76e-02  -1.7 1.00e+00 3.49e-01f  1
 138  3.8113960e-01 0.00e+00 1.79e-03  -7.8 2.37e-02  -1.2 1.00e+00 4.02e-01f  1
 139  3.7895865e-01 0.00e+00 1.74e-03  -7.3 8.98e-02  -1.7 1.00e+00 2.23e-01f  1
iter    objective    inf_pr   inf_du lg(mu)  ||d||  lg(rg) alpha_du alpha_pr  ls
 140  3.7630588e-01 0.00e+00 1.65e-03  -7.9 2.56e-02  -1.3 1.00e+00 6.04e-01f  1
 141  3.7040736e-01 0.00e+00 2.44e-03  -7.4 4.40e-01  -1.8 1.00e+00 5.52e-01f  1
 142  3.6744301e-01 0.00e+00 2.20e-03  -8.1 5.47e-02  -1.3 1.00e+00 6.87e-01f  1
 143  3.6668338e-01 0.00e+00 2.11e-03  -9.7 1.27e-02  -0.9 1.00e+00 4.33e-01f  1
 144  3.6563026e-01 0.00e+00 2.04e-03 -10.0 1.45e-01  -1.4 1.00e+00 2.33e-01f  1
 145  3.6473497e-01 0.00e+00 1.94e-03 -11.0 1.73e-02  -1.0 1.00e+00 4.85e-01f  1
 146  3.6423323e-01 0.00e+00 2.14e-03 -11.0 2.77e-01  -1.5 1.00e+00 1.00e-01f  1
 147  3.6397151e-01 0.00e+00 2.15e-03 -10.1 2.02e-02  -1.0 1.00e+00 1.32e-01f  1
 148  3.6196968e-01 0.00e+00 2.50e-03  -8.5 1.56e-01  -1.5 1.00e+00 3.92e-01f  1
 149  3.6176499e-01 0.00e+00 2.49e-03  -9.6 1.65e-02  -1.1 1.00e+00 1.00e-01f  1
iter    objective    inf_pr   inf_du lg(mu)  ||d||  lg(rg) alpha_du alpha_pr  ls
 150  3.6069639e-01 0.00e+00 2.45e-03  -8.4 3.49e-02  -1.6 1.00e+00 2.18e-01f  1
 151  3.6041434e-01 0.00e+00 2.43e-03  -9.4 1.63e-02  -1.1 1.00e+00 1.30e-01f  1
 152  3.5921303e-01 0.00e+00 2.37e-03  -8.5 3.78e-02  -1.6 1.00e+00 2.34e-01f  1
 153  3.5869485e-01 0.00e+00 2.33e-03  -9.4 1.64e-02  -1.2 1.00e+00 2.27e-01f  1
 154  3.5699552e-01 0.00e+00 2.25e-03  -7.9 4.06e-02  -1.7 1.00e+00 3.20e-01f  1
 155  3.5674149e-01 0.00e+00 2.23e-03  -8.7 1.77e-02  -1.2 1.00e+00 1.07e-01f  1
 156  3.5471902e-01 0.00e+00 2.11e-03  -7.5 4.33e-02  -1.7 1.00e+00 3.71e-01f  1
 157  3.5335745e-01 0.00e+00 1.99e-03  -8.3 1.91e-02  -1.3 1.00e+00 5.64e-01f  1
 158  3.5245420e-01 0.00e+00 1.94e-03  -7.5 4.53e-02  -1.8 1.00e+00 1.67e-01f  1
 159  3.5021073e-01 0.00e+00 1.73e-03  -8.3 2.05e-02  -1.3 1.00e+00 9.16e-01f  1
iter    objective    inf_pr   inf_du lg(mu)  ||d||  lg(rg) alpha_du alpha_pr  ls
 160  3.4610138e-01 0.00e+00 1.04e-03  -7.3 4.72e-02  -1.8 1.00e+00 7.94e-01f  1
 161  3.4469412e-01 0.00e+00 9.99e-04  -8.0 2.07e-02  -1.4 1.00e+00 6.40e-01f  1
 162  3.4399767e-01 0.00e+00 1.02e-03  -7.7 4.72e-02  -1.9 1.00e+00 1.42e-01f  1
 163  3.4260897e-01 0.00e+00 9.60e-04  -8.1 2.22e-02  -1.4 1.00e+00 6.21e-01f  1
 164  3.4129508e-01 0.00e+00 9.37e-04  -7.4 4.92e-02  -1.9 1.00e+00 2.68e-01f  1
 165  3.4016827e-01 0.00e+00 9.15e-04  -8.0 2.34e-02  -1.5 1.00e+00 5.07e-01f  1
 166  3.3825082e-01 0.00e+00 8.81e-04  -7.2 5.10e-02  -2.0 1.00e+00 3.98e-01f  1
 167  3.3610567e-01 0.00e+00 8.39e-04  -7.7 2.44e-02  -1.5 1.00e+00 1.00e+00f  1
 168  3.3460677e-01 0.00e+00 8.12e-04  -7.1 5.92e-02  -2.0 1.00e+00 3.31e-01f  1
 169  3.3266040e-01 0.00e+00 7.74e-04  -7.7 2.51e-02  -1.6 1.00e+00 9.50e-01f  1
iter    objective    inf_pr   inf_du lg(mu)  ||d||  lg(rg) alpha_du alpha_pr  ls
 170  3.3037125e-01 0.00e+00 7.34e-04  -7.1 8.30e-02  -2.1 1.00e+00 5.31e-01f  1
 171  3.2873890e-01 0.00e+00 7.02e-04  -7.7 2.53e-02  -1.6 1.00e+00 8.56e-01f  1
 172  3.2622239e-01 0.00e+00 6.57e-04  -7.2 5.31e-02  -2.1 1.00e+00 6.32e-01f  1
 173  3.2470308e-01 0.00e+00 6.28e-04  -7.8 2.53e-02  -1.7 1.00e+00 8.69e-01f  1
 174  3.2372187e-01 0.00e+00 6.27e-04  -7.5 5.26e-02  -2.2 1.00e+00 2.63e-01f  1
 175  3.2283458e-01 0.00e+00 5.92e-04  -8.2 2.60e-02  -1.7 1.00e+00 5.20e-01f  1
 176  3.2183252e-01 0.00e+00 6.17e-04  -7.5 5.47e-02  -2.2 1.00e+00 2.71e-01f  1
 177  3.2046827e-01 0.00e+00 5.47e-04  -8.1 2.70e-02  -1.8 1.00e+00 8.08e-01f  1
 178  3.1975003e-01 0.00e+00 6.03e-04  -7.1 5.85e-02  -2.3 1.00e+00 2.04e-01f  1
 179  3.1900035e-01 0.00e+00 5.19e-04  -7.6 2.77e-02  -1.8 1.00e+00 4.53e-01f  1
iter    objective    inf_pr   inf_du lg(mu)  ||d||  lg(rg) alpha_du alpha_pr  ls
 180  3.1615561e-01 0.00e+00 4.90e-04  -6.8 6.32e-02  -2.3 1.00e+00 8.53e-01f  1
 181  3.1524761e-01 0.00e+00 4.49e-04  -7.3 2.68e-02  -1.9 1.00e+00 5.85e-01f  1
 182  3.1326122e-01 0.00e+00 4.87e-04  -7.0 6.24e-02  -2.4 9.98e-01 6.26e-01f  1
 183  3.1296679e-01 0.00e+00 4.09e-04  -7.7 2.63e-02  -1.9 1.00e+00 2.01e-01f  1
 184  3.1055716e-01 0.00e+00 4.34e-04  -6.8 6.57e-02  -2.4 1.00e+00 8.22e-01f  1
 185  3.1020674e-01 0.00e+00 3.60e-04  -7.5 2.70e-02  -2.0 1.00e+00 2.54e-01f  1
 186  3.0929569e-01 0.00e+00 4.68e-04  -7.0 6.86e-02  -2.5 1.00e+00 3.18e-01f  1
 187  3.0819030e-01 0.00e+00 3.23e-04  -7.8 2.94e-02  -2.0 1.00e+00 8.02e-01f  1
 188  3.0763044e-01 0.00e+00 4.47e-04  -7.2 8.21e-02  -2.5 1.00e+00 2.02e-01f  1
 189  3.0725472e-01 0.00e+00 3.07e-04  -8.0 3.11e-02  -2.1 1.00e+00 2.85e-01f  1
iter    objective    inf_pr   inf_du lg(mu)  ||d||  lg(rg) alpha_du alpha_pr  ls
 190  3.0578606e-01 0.00e+00 4.05e-04  -7.5 2.33e-01  -2.6 1.00e+00 5.11e-01f  1
 191  3.0495222e-01 0.00e+00 3.43e-04  -8.1 2.91e-02  -2.2 1.00e+00 6.59e-01f  1
 192  3.0413633e-01 0.00e+00 1.17e-03  -7.6 4.93e-01  -2.6 1.00e+00 2.84e-01f  1
 193  3.0331078e-01 0.00e+00 9.60e-04  -7.7 3.14e-02  -2.2 1.00e+00 6.81e-01f  1
 194  3.0239991e-01 0.00e+00 8.65e-04  -6.7 7.67e-02  -2.7 9.99e-01 4.00e-01f  1
 195  3.0137954e-01 0.00e+00 6.77e-04  -7.5 3.36e-02  -2.3 1.00e+00 8.52e-01f  1
 196  3.0056119e-01 0.00e+00 6.24e-04  -7.5 8.05e-02  -2.7 1.00e+00 3.28e-01f  1
 197  3.0014178e-01 0.00e+00 5.65e-04  -8.3 3.58e-02  -2.3 1.00e+00 3.62e-01f  1
 198  2.9923633e-01 0.00e+00 5.17e-04  -8.2 8.53e-02  -2.8 1.00e+00 3.59e-01f  1
 199  2.9888005e-01 0.00e+00 4.75e-04  -8.9 3.83e-02  -2.4 1.00e+00 3.15e-01f  1
iter    objective    inf_pr   inf_du lg(mu)  ||d||  lg(rg) alpha_du alpha_pr  ls
 200  2.9848396e-01 0.00e+00 4.57e-04  -8.1 8.98e-02  -2.8 1.00e+00 1.58e-01f  1
 201  2.9821853e-01 0.00e+00 4.30e-04  -8.8 4.15e-02  -2.4 1.00e+00 2.29e-01f  1
 202  2.9738245e-01 0.00e+00 3.96e-04  -7.2 9.62e-02  -2.9 9.99e-01 3.39e-01f  1
 203  2.9665614e-01 0.00e+00 3.36e-04  -7.8 4.41e-02  -2.5 1.00e+00 6.30e-01f  1
 204  2.9578199e-01 0.00e+00 3.07e-04  -6.8 1.02e-01  -2.9 1.00e+00 3.87e-01f  1
 205  2.9465429e-01 0.00e+00 2.39e-04  -7.4 4.54e-02  -2.5 1.00e+00 1.00e+00f  1
 206  2.9301415e-01 0.00e+00 1.99e-04  -6.7 1.07e-01  -3.0 1.00e+00 8.01e-01f  1
 207  2.9292261e-01 0.00e+00 1.94e-04  -7.3 4.47e-02  -2.6 1.00e+00 8.17e-02f  1
 208  2.9132376e-01 0.00e+00 2.05e-04  -6.8 1.11e-01  -3.0 1.00e+00 7.08e-01f  1
 209  2.9068030e-01 0.00e+00 1.46e-04  -7.4 4.72e-02  -2.6 1.00e+00 5.83e-01f  1
iter    objective    inf_pr   inf_du lg(mu)  ||d||  lg(rg) alpha_du alpha_pr  ls
 210  2.8989341e-01 0.00e+00 2.15e-04  -6.8 1.19e-01  -3.1 1.00e+00 3.71e-01f  1
 211  2.8905846e-01 0.00e+00 1.25e-04  -7.4 5.00e-02  -2.7 1.00e+00 7.99e-01f  1
 212  2.8817010e-01 0.00e+00 2.35e-04  -6.9 1.32e-01  -3.1 1.00e+00 4.36e-01f  1
 213  2.8741077e-01 0.00e+00 1.25e-04  -7.5 5.21e-02  -2.7 1.00e+00 7.41e-01f  1
 214  2.8705020e-01 0.00e+00 2.96e-04  -7.2 1.57e-01  -3.2 1.00e+00 1.65e-01f  1
 215  2.8639044e-01 0.00e+00 1.29e-04  -8.0 5.54e-02  -2.8 1.00e+00 6.44e-01f  1
 216  2.8567025e-01 0.00e+00 2.13e-04  -7.4 4.30e-01  -3.2 1.00e+00 3.16e-01f  1
 217  2.8519078e-01 0.00e+00 1.22e-04  -8.1 6.05e-02  -2.8 1.00e+00 4.79e-01f  1
 218  2.8508336e-01 0.00e+00 1.93e-04  -7.5 3.80e-01  -3.3 1.00e+00 4.58e-02f  1
 219  2.8459190e-01 0.00e+00 1.16e-04  -8.3 6.70e-02  -2.9 1.00e+00 4.75e-01f  1
iter    objective    inf_pr   inf_du lg(mu)  ||d||  lg(rg) alpha_du alpha_pr  ls
 220  2.8382163e-01 0.00e+00 1.63e-04  -7.2 3.30e-01  -3.3 1.00e+00 3.29e-01f  1
 221  2.8341130e-01 0.00e+00 1.28e-04  -7.8 7.27e-02  -2.9 1.00e+00 3.93e-01f  1
 222  2.8284739e-01 0.00e+00 1.56e-04  -7.0 2.21e-01  -3.4 1.00e+00 2.45e-01f  1
 223  2.8183563e-01 0.00e+00 1.19e-04  -7.7 7.96e-02  -3.0 1.00e+00 9.45e-01f  1
 224  2.8117611e-01 0.00e+00 1.40e-04  -6.9 4.77e-01  -3.4 1.00e+00 2.96e-01f  1
 225  2.8033847e-01 0.00e+00 1.04e-04  -7.6 8.59e-02  -3.0 1.00e+00 7.96e-01f  1
 226  2.8005033e-01 0.00e+00 9.73e-05  -9.1 3.26e-02  -2.6 1.00e+00 6.19e-01f  1

Number of Iterations....: 226

                                   (scaled)                 (unscaled)
Objective...............:   2.8005032523583379e-01    2.8005032523583379e-01
Dual infeasibility......:   9.7272674831558608e-05    9.7272674831558608e-05
Constraint violation....:   0.0000000000000000e+00    0.0000000000000000e+00
Complementarity.........:   3.2315149852880829e-07    3.2315149852880829e-07
Overall NLP error.......:   9.7272674831558608e-05    9.7272674831558608e-05


Number of objective function evaluations             = 227
Number of objective gradient evaluations             = 227
Number of equality constraint evaluations            = 0
Number of inequality constraint evaluations          = 228
Number of equality constraint Jacobian evaluations   = 0
Number of inequality constraint Jacobian evaluations = 1
Number of Lagrangian Hessian evaluations             = 226
Total CPU secs in IPOPT (w/o function evaluations)   =   3403.326
Total CPU secs in NLP function evaluations           =    214.977

EXIT: Optimal Solution Found.

....在这个分辨率下时间是可以的，但是在更高的分辨率下，线性求解变得非常大并且非常慢。所以我想我的问题是:我是否可以期望这样的事情(在更高分辨率下，具有约 500 000 个参数)需要几天时间才能解决，或者是否有任何设置可以调整以增加收敛/减少迭代次数需要。顺便说一句，最初的猜测实际上相当不错，实际上我正在寻找的只是局部最优。

最佳答案

看来您的方法非常彻底。使用 ~500k 变量和 100k 约束，你有很大的自由度。内点方法(其中 IPOPT 非常好)的主要替代方法是事件集方法。主动集方法在自由度较低的情况下往往效果更好，因此 IPOPT 是您最好的选择。

IPOPT 输出表明了一些事情:

Hessian 矩阵不是正定的(几乎每次迭代都需要正则化)
正则化后，问题在变量边界内足够凸(无回溯线搜索)
IPOPT 时间是 >> 函数调用时间(3403.326 : 214.977 非常大)。大部分时间都在进行矩阵分解。
几乎每次迭代都会因为变量边界而被截断。

据我了解，当您的问题变得太大时，它会超出硬件限制(CPU 缓存)并且线性代数时间会耗尽。这可能是你的主要问题。

出于这些原因，我建议尝试 BFGS方法(IPOPT option)。通过直接计算 Hessian 的近似逆矩阵，您可以避免困难的矩阵分解/求解。此外，BFGS 方法可以保证正定 Hessian 矩阵。通常，当 Hessian 不可用时使用 BFGS 近似，因为精确的 Hessian 应该提供更准确的步骤。但是通过正则化、昂贵的分解和截断的步骤，BFGS 可能几乎一样好。期待更多的迭代(226 是非常小的)，但每一次都应该快得多。

您可能还想放宽变量范围。内点方法旨在避免越界。有那么多界限，它可能会减慢进度。

关于mathematical-optimization - 一个非常大的非线性最小二乘优化的收敛，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题： https://stackoverflow.com/questions/51274069/

文章推荐： mathematical-optimization - cplex boolVarArray 给出 double 值

文章推荐： r - 将R公式格式转换为数学方程式

文章推荐： snowflake-cloud-data-platform - 雪花中约束的意义

mathematical-optimization - 一个非常大的非线性最小二乘优化的收敛
我正在尝试解决以下问题:我有很多(~80000)个正在生长的器官表面斑 block 。我随时间(18 个时间点)测量它的每个区域，并希望为其拟合一条增长曲线(双逻辑模型，例如，只是两个逻辑函数 bcs
mathematical-optimization - 遗传算法
我正在尝试实现一种遗传算法来计算 Rastrigin functon 的最小值我有一些问题。我需要将染色体表示为二进制字符串，并且由于 Rastrigin 的函数将数字列表作为参数，如何将染色体解码
discrete-mathematics - 寻找离散数学知识有用的例子
关闭。这个问题需要更多focused .它目前不接受答案。想改善这个问题吗？更新问题，使其仅关注一个问题 editing this post . 6年前关闭。 Improve this questi
discrete-mathematics - 使用离散方法计算导数
我正在寻找一种使用离散和快速方法计算导数的方法。由于现在我不知道我拥有的方程类型，我正在寻找类似于我们可以为积分找到的离散方法，例如欧拉方法。最佳答案我认为您正在寻找以点计算的导数。如果是这种情
mathematical-optimization - 我如何最好地解决此优化问题？
语境作为更多了解SMT解决和优化的方法，我试图使用Z3解决一个具体问题。我已经成功地对问题进行了建模（它可以编译并运行），但是我想我可能做错了，因为即使在很小的情况下，解决问题也要花几秒钟，而在实际
mathematical-optimization - 最佳开源混合整数优化求解器
已结束。此问题正在寻求书籍、工具、软件库等的推荐。它不满足Stack Overflow guidelines 。目前不接受答案。我们不允许提出寻求书籍、工具、软件库等推荐的问题。您可以编辑问题，以便
discrete-mathematics - 有支持离散数学的工具吗？
Discrete mathematics (also finite mathematics)涉及逻辑、集合论、信息论、偏序集、证明、关系和许多其他主题等主题。对于数学的其他分支，有支持编程的工具。统
mathematical-optimization - 如何将二次程序转换为线性程序？
我有一个优化问题，目标函数中有 2 个变量相乘，使模型呈二次方。我目前正在使用 zimpl 来解析模型，并使用 glpk 来解决它。由于它们不支持二次规划，我需要将其转换为 MILP。。第一个变量
mathematical-optimization - 整数规划不等约束
我正在尝试在 MIP 中模拟以下约束: x_1 +x_2 + ... +x_n != d 想法是引入一个变量 z，如果 x_1 +x_2 + ... +x_n = d 并添加约束 z z=1 在整数
mathematical-optimization - 地理分散启发式
我正在尝试实现一种爬山算法，以根据特定标准决定从一组位置中选择哪些位置。最多有 5000 个位置可供选择。这些标准之一是地理分散，因此我需要能够为我的位置的任何子集分配一个代表分散的值。每个位置都
mathematical-optimization - 判断一个整数规划是否不可行
假设我们有一个带有几千个约束的整数或混合整数程序。如何判断这个IP/MIP是否可行？最佳答案 Suppose we have a integer or mixed-integer programm
mathematical-optimization - 贪心算法和最陡算法有什么区别？
我有幻灯片比较了两种版本的本地搜索算法:贪婪算法和最陡算法。贪心: 生成解决方案x；重复 { 对于 N(x) 中的每个 y 以随机顺序 { 如果 f(y) > f(x) 那么 x = y; } }
mathematical-optimization - 如何在pytorch中手动应用渐变
开始学习 pytorch 并尝试做一些非常简单的事情，尝试将大小为 5 的随机初始化向量移动到值 [1,2,3,4,5] 的目标向量。但我的距离并没有减少!!还有我的矢量 x只是疯了。不知道我错过了
discrete-mathematics - 完整新手的一阶逻辑(书籍推荐)？
我报名了一个我不应该参加的类(class)。所以现在我有点搞砸了，因为我不明白我的教授解释一阶逻辑时使用的任何符号。我需要一些关于如何重新学习所有这些东西的书籍建议。例如:我对“量词”是什么感到困惑(
mathematical-optimization - OptaPlanner 是否能够模拟随机程序？
在工作中，我们正在努力优化生产的商品数量以满足不确定的需求。通过分析之前发生的需求，我们知道需求的概率分布。用数学术语来说，这个问题是一个多阶段随机整数规划。我们现在正在研究 OptaPlanner
mathematical-optimization - CPLEX 中的可行性问题
是否有 api 可以解决 CPLEX 中一组凸约束的可行性问题(是否存在可行点)。最佳答案是的，只是不要输入目标函数。 cplex 将为您提供它可以找到或证明没有解决方案的任何解决方案。 var
mathematical-optimization - 在Nelder-Mead优化算法中选择初始单纯形
从用户的“猜测”顶点初始化用于Nelder-Mead单形搜索的单形的最佳方法是什么？最佳答案我不确定在Nelder-Mead方法中是否有最佳的方法来选择初始单纯形，但是下面是通常的做法。初始单纯
mathematical-optimization - 在混合整数线性规划中具有相同值的连续变量 block
我正在尝试对系统组件的操作进行建模，该组件将有两种操作模式，我们称它们为 1 和 2，加上空闲模式 0 空转没有限制，但是每种运行模式会持续正好3个时间序列点，所以x_{i}= 1表示x_{i+1}
mathematical-optimization - 线性规划 - 双单纯形变量的含义？
我刚刚学习了求解线性程序的单纯形方法，我试图了解它的对偶问题代表什么。我了解解决双重问题的机制 - 我不需要帮助。我无法理解(即使在 Wikipedia 上阅读了它)是的实际含义。 y 对偶中的变
mathematical-optimization - 在整数规划中使用最小/最大运算符
我正在尝试使用整数规划优化目标函数，我必须在我的函数中使用 Max 运算符，我想知道有什么办法可以解决这个问题吗？实际上我的问题类似于Using min/max within an Integer

行者123

个人简介

我是一名优秀的程序员,十分优秀！

作者热门文章

滴滴打车优惠券免费领取

全站热门文章

首页

博学

6Ren·AI

商城

mathematical-optimization - 一个非常大的非线性最小二乘优化的收敛