We propose a numerical algorithm for the computation of multi-marginal optimal transport (MMOT) problems involving general measures that are not necessarily discrete. By developing a relaxation scheme in which marginal constraints are replaced by finitely many linear constraints and by proving a specifically tailored duality result for this setting, we approximate the MMOT problem by a linear semi-infinite optimization problem. Moreover, we are able to recover a feasible and approximately optimal solution of the MMOT problem, and its sub-optimality can be controlled to be arbitrarily close to 0 under mild conditions. The developed relaxation scheme leads to a numerical algorithm which can compute a feasible approximate optimizer of the MMOT problem whose theoretical sub-optimality can be chosen to be arbitrarily small. Besides the approximate optimizer, the algorithm is also able to compute both an upper bound and a lower bound on the optimal value of the MMOT problem. The difference between the computed bounds provides an explicit upper bound on the sub-optimality of the computed approximate optimizer. Through a numerical example, we demonstrate that the proposed algorithm is capable of computing a high-quality solution of an MMOT problem involving as many as 50 marginals along with an explicit estimate of its sub-optimality that is much less conservative compared to the theoretical estimate.


翻译:我们提出一个计算多边最佳运输(MMOT)问题的数字算法,其中涉及一般措施,但不一定互不相干。我们提出一种计算多边最佳运输(MMOT)问题的数字算法。通过制定一种宽松办法,将边际限制用有限的许多线性限制取而代之,并通过证明这一环境有具体定制的双重性结果,我们用线性半无限优化问题来估计MMOT问题。此外,我们能够找到一个可行和大约最佳的MMOT问题解决办法,而其次优化在温和条件下可以被控制为任意接近0。发达的放松办法导致一种数字算法,可以计算出MMOT问题的可行近似优化,而后者的理论次优化则可以被任意选择为小。除了大约的优化外,算法还能够将MMOT问题上层和下限对MMOT问题的最佳价值进行比较。计算界限的差别在于计算出一个明显的亚优度的亚度和近似的理论估计。我们通过一个数字的例子表明,拟议的算算算算算算算算法能够计算出一种近似的近似的近似性高度的近度的近似性解决办法,其近似的近似的近似的摩托质性估计,它与近乎的理论问题是的精确的近乎的精确的近乎的精确的精确性估计是。

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