General purpose optimization techniques can be used to solve many problems in engineering computations, although their cost is often prohibitive when the number of degrees of freedom is very large. We describe a multilevel approach to speed up the computation of the solution of a large-scale optimization problem by a given optimization technique. By embedding the problem within Harten's Multiresolution Framework (MRF), we set up a procedure that leads to the desired solution, after the computation of a finite sequence of sub-optimal solutions, which solve auxiliary optimization problems involving a smaller number of variables. For convex optimization problems having smooth solutions, we prove that the distance between the optimal solution and each sub-optimal approximation is related to the accuracy of the interpolation technique used within the MRF and analyze its relation with the performance of the proposed algorithm. Several numerical experiments confirm that our technique provides a computationally efficient strategy that allows the end user to treat both the optimizer and the objective function as black boxes throughout the optimization process.


翻译:通用优化技术可以用来解决工程计算中的许多问题,尽管当自由度非常高时,其成本往往高得令人望而却步。我们描述了加速计算通过某种优化技术解决大规模优化问题的方法的多层次方法。通过将问题嵌入哈顿的多分辨率框架(MRF),我们建立了一个程序,在计算了一定的亚最佳解决方案序列之后,实现理想的解决方案,解决了涉及较少变量的辅助优化问题。对于具有平稳解决方案的二次优化问题,我们证明最佳解决方案和每种次最佳近似之间的距离与MRF内使用的内推技术的准确性有关,并分析其与拟议算法的性能之间的关系。一些数字实验证实,我们的技术提供了一种计算效率高的战略,使终端用户在整个优化过程中将优化和目标功能作为黑盒处理。

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