We present a sparse Gauss-Newton solver for accelerated sensitivity analysis with applications to a wide range of equilibrium-constrained optimization problems. Dense Gauss-Newton solvers have shown promising convergence rates for inverse problems, but the cost of assembling and factorizing the associated matrices has so far been a major stumbling block. In this work, we show how the dense Gauss-Newton Hessian can be transformed into an equivalent sparse matrix that can be assembled and factorized much more efficiently. This leads to drastically reduced computation times for many inverse problems, which we demonstrate on a diverse set of examples. We furthermore show links between sensitivity analysis and nonlinear programming approaches based on Lagrange multipliers and prove equivalence under specific assumptions that apply for our problem setting.


翻译:我们提出了一个稀疏的高斯-牛顿解答器,用于加速敏感度分析,并应用于一系列受均衡制约的优化问题。 登塞高斯-牛顿解答器显示,反问题的趋同率很有希望,但相关矩阵的组装和计算成本迄今为止是一个主要障碍。 在这项工作中,我们展示了如何将密集的高斯-牛顿·赫塞西亚转换成一个可以更有效地收集和分解的相等的稀少矩阵。这导致许多反向问题的计算时间急剧缩短,我们用一系列不同的范例展示了这些问题。 我们还展示了敏感度分析与基于拉格朗格乘数的非线性编程方法之间的联系,并在适用于我们问题设置的具体假设下证明了等值。

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