Conic optimization has recently emerged as a powerful tool for designing tractable and guaranteed algorithms for non-convex polynomial optimization problems. On the one hand, tractability is crucial for efficiently solving large-scale problems and, on the other hand, strong bounds are needed to ensure high quality solutions. In this research, we investigate the strengthening of RLT relaxations of polynomial optimization problems through the addition of nine different types of constraints that are based on linear, second-order cone, and semidefinite programming to solve to optimality the instances of well established test sets of polynomial optimization problems. We describe how to design these conic constraints and their performance with respect to each other and with respect to the standard RLT relaxations. Our first finding is that the different variants of nonlinear constraints (second-order cone and semidefinite) are the best performing ones in around $50\%$ of the instances. Additionally, we present a machine learning approach to decide on the most suitable constraints to add for a given instance. The computational results show that the machine learning approach significantly outperforms each and every one of the nine individual approaches.


翻译:最近出现了一种强大的工具,用于设计非convex多元优化问题的可移植和有保证的算法。一方面,可移植性对于有效解决大规模问题至关重要,另一方面,为确保高质量的解决方案,需要有严格的界限。在这项研究中,我们调查了如何通过增加基于线性、二阶锥体和半无限制的九种不同类型的制约,加强RLT对多式优化问题的放松,这些制约基于线性、二阶式锥体和半无限制程序,以解决已确立的多式优化问题测试组的最佳情形。我们描述了如何设计这些相似性制约及其在相互之间和在标准RLT放松方面的性能。我们的第一个发现是,非线性制约的不同变体(二级锥体和半无限制体)在大约50美元的情况中是最佳的。此外,我们提出了一个机器学习方法,用以决定为特定实例添加的最合适的制约。计算结果显示,机器学习方法明显超越了9种方法的每一项。

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