We present a multigrid algorithm to solve efficiently the large saddle-point systems of equations that typically arise in PDE-constrained optimization under uncertainty. The algorithm is based on a collective smoother that at each iteration sweeps over the nodes of the computational mesh, and solves a reduced saddle-point system whose size depends on the number $N$ of samples used to discretized the probability space. We show that this reduced system can be solved with optimal $O(N)$ complexity. We test the multigrid method on three problems: a linear-quadratic problem for which the multigrid method is used to solve directly the linear optimality system; a nonsmooth problem with box constraints and $L^1$-norm penalization on the control, in which the multigrid scheme is used within a semismooth Newton iteration; a risk-adverse problem with the smoothed CVaR risk measure where the multigrid method is called within a preconditioned Newton iteration. In all cases, the multigrid algorithm exhibits very good performances and robustness with respect to all parameters of interest.


翻译:我们提出了一个多格计算算法,以有效解决在不确定情况下在受PDE限制的优化中通常产生的大型马鞍点方程式系统。该算法基于一种集体平滑,在计算网格的节点上,每次迭代都横扫计算网格网格网格网格网格网格网格网格网格网格网格网格网格网格网格网格网格网格网格网格网格网格网格网格网格网格网格网的大小取决于用于将概率空间离散的样品数($N)美元。我们显示,这个系统网格网格网形网形网形网格的系统可以以最优的美元(N)复杂方式解决。我们根据三个问题测试了多格网格网格方法:一个线形平方格方法直接解决线性优化系统的问题;一个带有框限制和1美元规范控股法的非悬浮问题,其中多格网格网格网格网格系在半摩式Newton相距内使用半调的内;一个平滑的CVared-flod-forti-fortigrid egld rod egld rostat in in accretuslusld to to all all all accubtfult to to all all all all all unt to alls.</s>

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