We consider a high-dimensional random constrained optimization problem in which a set of binary variables is subjected to a linear system of equations. The cost function is a simple linear cost, measuring the Hamming distance with respect to a reference configuration. Despite its apparent simplicity, this problem exhibits a rich phenomenology. We show that different situations arise depending on the random ensemble of linear systems. When each variable is involved in at most two linear constraints, we show that the problem can be partially solved analytically, in particular we show that upon convergence, the zero-temperature limit of the cavity equations returns the optimal solution. We then study the geometrical properties of more general random ensembles. In particular we observe a range in the density of constraints at which the systems enters a glassy phase where the cost function has many minima. Interestingly, the algorithmic performances are only sensitive to another phase transition affecting the structure of configurations allowed by the linear constraints. We also extend our results to variables belonging to $\text{GF}(q)$, the Galois Field of order $q$. We show that increasing the value of $q$ allows to achieve a better optimum, which is confirmed by the Replica Symmetric cavity method predictions.


翻译:我们考虑的是高维的随机限制优化问题,其中一组二进制变量会受到线性方程系统的制约。成本函数是一个简单的线性成本,用来测量参考配置的哈姆明距离。尽管这个问题显然简单,但呈现出丰富的血球学。我们显示,根据线性系统的随机组合,会出现不同的情况。当每个变量最多涉及两个线性制约时,我们显示,问题可以部分地通过分析解决,特别是我们显示,在趋同时,孔径方程的零温度限制将返回最佳的解决方案。我们然后研究更一般随机组合的几何特性。我们特别观察了系统进入一个玻璃阶段,而成本功能具有许多微小的制约程度。有趣的是,算术性表现仅仅对影响线性制约所允许的配置结构的另一个阶段过渡十分敏感。我们还将我们的结果扩大到属于$\text{GUF}(q)$的变量,即Galois Field of $q$,我们显示,提高的Syralizalizal 的预测值可以使Syqral as 得到更好的Syaltical的预测。

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