Métodos de regularização cúbica com aproximações preguiçosas da hessiana

dc.contributor.advisor1Gonçalves, Max Leandro Nobre
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/7841103869154032
dc.contributor.referee1Gonçalves, Max Leandro Nobre
dc.contributor.referee2Melo, Jefferson Divino Gonçalves de
dc.contributor.referee3Grapiglia, Geovani Nunes
dc.contributor.referee4Santos, Luiz Rafael dos
dc.creatorGehlen Filho, Vilmar
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/4636474390589112
dc.date.accessioned2025-04-04T19:58:26Z
dc.date.available2025-04-04T19:58:26Z
dc.date.issued2025-02-25
dc.description.abstractIn this work, we present variants of the Cubic Regularization Newton's (CRN) method incorporating lazy Hessian approximations for solving general non-convex optimization problems (0-3). We propose two approaches: the first (Algorithm 1) employs the exact gradient while reusing the same Hessian approximation for a block of \( m \) iterations, whereas the second (Algorithm 2) extends this idea by additionally allowing the use of inexact gradients. Implementations of methods, where information about derivatives are computed through finite difference strategies, are presented. One interesting feature of our algorithms is that the regularization parameter and the accuracy of the derivative approximations (when they are updated) are jointly adjusted using a nonmonotone line search criterion. We establish first-order complexity results for both methods. Specifically, for a given precision $\epsilon$, it is shown that the Algorithm~1 and Algorithm~2 require at most {$\mathcal{O}\left( m^{1/2} \epsilon^{-3/2}\right)$} outer iterations to generate an $\epsilon-$approximate critical point for aforementioned problem. When the derivatives are computed by finite difference approaches, we show that Algorithm~1 (resp. Algorithm~2) needs at most {$\mathcal{O}\left((n+m)m^{-1/2}\epsilon^{-3/2}+(n+m)\right)$} (resp. {$\mathcal{O}\left((n^2+mn)m^{-1/2}\epsilon^{-3/2}+(n^2+mn)\right)$}) gradient and function (resp. function) evaluations to generate an $\epsilon$-approximate critical point, where $n$ is the dimension of the domain of the objective function.eng
dc.description.resumoNeste trabalho, apresentamos implementações de uma variante da Regularização Cúbica de Newton, incorporando aproximações preguiçosas da Hessiana para resolver problemas gerais de otimização não convexa (0-3). Nós propomos dois métodos: o primeiro (Algoritmo 1) utiliza de gradiente exato enquanto reutiliza a mesma aproximação da Hessiana para um bloco de $m$ iterações, por outro lado, o segundo (Algoritmo 2) estende essa ideia permitindo o uso de gradientes inexatos. Implementações de métodos, em que a informação sobre as derivadas são computadas por diferenças finitas são apresentadas. Um recurso interessante empregado pelos algoritmos é que ambos os parâmetros de regularização e a precisão das aproximações das derivadas (quando são atualizadas) são ajustadas usando um critério de busca linear não monótona. Estabelecemos complexidades de primeira ordem para ambos os métodos. Especificamente, dado uma precisão $\epsilon>0$, é mostrado que o Algoritmo~1 e o Algoritmo~2 requerem no máximo {$\mathcal{O}\left( m^{1/2} \epsilon^{-3/2}\right)$} iterações externas para gerar um ponto crítico $\epsilon$-aproximado do problema em questão. Quando as derivadas são computadas com aproximações por diferenças finitas, mostramos que o Algoritmo~1 (resp. Algoritmo~2) precisam no máximo {$\mathcal{O}\left((n+m)m^{-1/2}\epsilon^{-3/2}+(n+m)\right)$} (resp. {$\mathcal{O}\left((n^2+mn)m^{-1/2}\epsilon^{-3/2}+(n^2+mn)\right)$}) avaliações do gradiente e função (resp. função) para gerar um ponto crítico $\epsilon$-aproximado, onde $n$ é a dimensão do domínio da função objetivo.
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES
dc.identifier.citationGEHLEN FILHO, V. Métodos de regularização cúbica com aproximações preguiçosas da hessiana. 2025. 67 f. Dissertação (Mestrado em Matemática) - Instituto de Matemática e Estatística, Universidade Federal de Goiás, Goiânia, 2025.
dc.identifier.urihttp://repositorio.bc.ufg.br/tede/handle/tede/14032
dc.languageeng
dc.publisherUniversidade Federal de Goiáspor
dc.publisher.countryBrasilpor
dc.publisher.departmentInstituto de Matemática e Estatística - IME (RMG)
dc.publisher.initialsUFGpor
dc.publisher.programPrograma de Pós-graduação em Matemática (IME)
dc.rightsAcesso Aberto
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subjectMétodo de regularização cúbicapor
dc.subjectAnálise de complexidadepor
dc.subjectHessiana preguiçosapor
dc.subjectOtimização não-convexapor
dc.subjectCubic regularization methodeng
dc.subjectComplexity analysiseng
dc.subjectLazy hessianeng
dc.subjectNon- convex optimizationeng
dc.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::MATEMATICA
dc.titleMétodos de regularização cúbica com aproximações preguiçosas da hessiana
dc.title.alternativeCubic regularization methods with lazy hessian approximationseng
dc.typeDissertação

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