This paper deals with unconstrained optimization problems based on numerical analysis of ordinary differential equations (ODEs). Although it has been known for a long time that there is a relation between optimization methods and discretization of ODEs, research in this direction has recently been gaining attention. In recent studies, the dissipation laws of ODEs have often played an important role. By contrast, in the context of numerical analysis, a technique called geometric numerical integration, which explores discretization to maintain geometrical properties such as the dissipation law, is actively studied. However, in research investigating the relationship between optimization and ODEs, techniques of geometric numerical integration have not been sufficiently investigated. In this paper, we show that a recent geometric numerical integration technique for gradient flow reads a new step-size criterion for the steepest descent method. Consequently, owing to the discrete dissipation law, convergence rates can be proved in a form similar to the discussion in ODEs. Although the proposed method is a variant of the existing steepest descent method, it is suggested that various analyses of the optimization methods via ODEs can be performed in the same way after discretization using geometric numerical integration.


翻译:本文根据对普通差分方程式(ODEs)的数值分析,论述未受限制的优化问题。虽然人们早就知道在优化方法与ODEs离散之间有关系,但最近人们越来越注意这方面的研究。在最近的研究中,ODE的散散法往往起着重要作用。相反,在数字分析中,正在积极研究一种称为几何数字集成的技术,该技术探索离散以维持诸如消散法等几何特性。然而,在研究优化与ODE之间的关系时,对几何数字集成技术没有进行充分的调查。在本文件中,我们表明,最近对梯度流的几何数字集成技术为最陡度下降法的新的分级标准。因此,由于离散法的散散法,趋同率可以以类似于ODEs的讨论方式加以证明。虽然拟议的方法是现有最陡度的脱落法的一种变法,但建议,在使用离心数集成后,可以同样的方式对通过ODEs进行各种的优化方法的分析。

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