First-order regularized algorithms with complexity properties for order-valued and low-order-valued optimization problems
| Ano de defesa: | 2024 |
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| Orientador(a): | |
| Banca de defesa: | |
| Tipo de documento: | Tese |
| Tipo de acesso: | Acesso aberto |
| Idioma: | eng |
| Instituição de defesa: |
Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
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| Programa de Pós-Graduação: |
Não Informado pela instituição
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| Departamento: |
Não Informado pela instituição
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| País: |
Não Informado pela instituição
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| Palavras-chave em Português: | |
| Link de acesso: | https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/45/45132/tde-17062025-132549/ |
Resumo: | The minimization of the order-value function is part of a large family of problems involving functions whose value is calculated by sorting values from a set or subset of other functions. The order-value function has as particular cases the minimum and maximum functions of a set of functions and is well suited for applications involving robust estimation. In this work, a first order method with quadratic regularization to solve the problem of minimizing the order-value function is proposed. An optimality condition for the problem and theoretical results of iteration complexity and evaluation complexity for the proposed method are presented. The applicability of the problem and method to parameter estimation problems with outliers is illustrated. We also consider both the unconstrained minimization of the low order-value function and the constrained case, where the feasible region is a closed convex set, assuming that projections onto this set are computationally affordable. For both cases, we introduce regularized first-order algorithms, proving worst-case iteration and evaluation complexity bounds, as well as asymptotic convergence results. For the constrained case, the proposed algorithm generalizes the classical projected gradient method. Numerical implementations and several examples demonstrate the practical applicability and effectiveness of the proposed methods. |
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First-order regularized algorithms with complexity properties for order-valued and low-order-valued optimization problemsAlgoritmos regularizados de primeira ordem com propriedades de complexidade para problemas de otimização de valor ordenado e da menor soma de valores ordenados.AlgorithmsAlgoritmosAplicações.ApplicationsComplexidadeComplexityConvex constraintsGradiente projetadoLow order-value optimizationModelos regularizadosOrder-value optimizationOtimização da menor soma valores ordenadosOtimização de valor de ordenadoProjected gradientRegularized modelsRestrições convexasThe minimization of the order-value function is part of a large family of problems involving functions whose value is calculated by sorting values from a set or subset of other functions. The order-value function has as particular cases the minimum and maximum functions of a set of functions and is well suited for applications involving robust estimation. In this work, a first order method with quadratic regularization to solve the problem of minimizing the order-value function is proposed. An optimality condition for the problem and theoretical results of iteration complexity and evaluation complexity for the proposed method are presented. The applicability of the problem and method to parameter estimation problems with outliers is illustrated. We also consider both the unconstrained minimization of the low order-value function and the constrained case, where the feasible region is a closed convex set, assuming that projections onto this set are computationally affordable. For both cases, we introduce regularized first-order algorithms, proving worst-case iteration and evaluation complexity bounds, as well as asymptotic convergence results. For the constrained case, the proposed algorithm generalizes the classical projected gradient method. Numerical implementations and several examples demonstrate the practical applicability and effectiveness of the proposed methods.A minimização da função de valor ordenado faz parte de uma grande família de problemas que envolvem funções cujos valores são calculados ordenando os valores de um conjunto ou subconjunto de outras funções. A função de valor ordenado inclui, como casos particulares, as funções mínimo e máximo de um conjunto de funções e é particularmente adequada para aplicações em estimação robusta. Neste trabalho, é proposto um método de primeira ordem com regularização quadrática para resolver o problema de minimizar a função de valor ordenado. Uma condição de optimalidade para o problema e resultados teóricos sobre a complexidade de iteração e avaliação do método proposto são apresentados. A aplicabilidade do problema e do método a problemas de estimação de parâmetros com outliers é ilustrada. Também consideramos tanto a minimização irrestrita da função da menor soma de valores ordenados quanto o caso restrito, onde a região viável é um conjunto convexo fechado, assumindo que projeções nesse conjunto sejam computacionalmente viáveis. Para ambos os casos, introduzimos algoritmos de primeira ordem regularizados, provando limites de complexidade de iteração e avaliação no pior caso, bem como resultados de convergência assintótica. Para o caso restrito, o algoritmo proposto generaliza o método clássico do gradiente projetado. Implementações numéricas e diversos exemplos demonstram a aplicabilidade prática e a eficácia dos métodos propostos.Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USPBirgin, Ernesto Julian GoldbergAlvarez, Gustavo David Quintero2024-12-11info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfhttps://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/45/45132/tde-17062025-132549/reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USPinstname:Universidade de São Paulo (USP)instacron:USPLiberar o conteúdo para acesso público.info:eu-repo/semantics/openAccesseng2025-06-19T09:01:02Zoai:teses.usp.br:tde-17062025-132549Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.teses.usp.br/PUBhttp://www.teses.usp.br/cgi-bin/mtd2br.plvirginia@if.usp.br|| atendimento@aguia.usp.br||virginia@if.usp.bropendoar:27212025-06-19T09:01:02Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP - Universidade de São Paulo (USP)false |
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The minimization of the order-value function is part of a large family of problems involving functions whose value is calculated by sorting values from a set or subset of other functions. The order-value function has as particular cases the minimum and maximum functions of a set of functions and is well suited for applications involving robust estimation. In this work, a first order method with quadratic regularization to solve the problem of minimizing the order-value function is proposed. An optimality condition for the problem and theoretical results of iteration complexity and evaluation complexity for the proposed method are presented. The applicability of the problem and method to parameter estimation problems with outliers is illustrated. We also consider both the unconstrained minimization of the low order-value function and the constrained case, where the feasible region is a closed convex set, assuming that projections onto this set are computationally affordable. For both cases, we introduce regularized first-order algorithms, proving worst-case iteration and evaluation complexity bounds, as well as asymptotic convergence results. For the constrained case, the proposed algorithm generalizes the classical projected gradient method. Numerical implementations and several examples demonstrate the practical applicability and effectiveness of the proposed methods. |
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