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Combinatorially and Algebraically Decomposing Search spaces: Better Worst-case Bounds for Hard Search Tasks

Description du projet

Décomposer les tâches de recherche pour plus d’efficacité

De nombreuses tâches informatiques rencontrent le même problème: leurs solutions sont faciles à vérifier, mais trouver ces solutions à partir de zéro est souvent une tâche décourageante. La décomposition de l’espace de recherche, qui divise le problème en plus petites sous-tâches qui peuvent être résolues plus rapidement, est l’une des approches permettant de résoudre cette difficulté. Bien que cette méthode soit largement utilisée, elle demeure sous-explorée, notamment en ce qui concerne l’élaboration d’une théorie globale qui permettrait d’optimiser son efficacité. Le projet COALESCE, financé par le CER, entend combler cette lacune en combinant deux domaines éprouvés (les décompositions de l’espace de recherche combinatoire et les décompositions algébriques) pour élaborer une théorie unifiée. Cette théorie développera des moyens de résoudre des tâches de recherche complexes, en repoussant les limites de l’efficacité informatique dans le processus.

Objectif

Search tasks are computational tasks with a curious property: while their solutions are easily verifiable when given, finding those solutions from scratch appears much more arduous. A central algorithmic paradigm to solve such tasks is that of search space decomposition. This paradigm solves a search task by breaking it up in subtasks such that a solution to the original problem can be quickly recovered from solutions of the subtasks. Despite its basic nature and its ubiquitous use, it still holds many mysteries.

The mission of COALESCE is to develop a broad theory to design and analyze search space decompositions to solve fundamental search tasks as fast as possible in the standard model of worst-case analysis. Strikingly, such a theory has not been developed yet. Our theory will be a coalescence of two established theories:

- Combinatorial search space decompositions have been studied for graph problems in the area of width parameters, but only focus on decomposing the input and not the search space.

- Algebraic decompositions such as factorizations of matrices and tensors that are of low rank or sparse, have been studied in the area of algebraic complexity, but only for very few problems and not in combination with search space decompositions.

In this proposal, I identify concrete research problems from Parameterized and Fine-Grained Complexity (two prominent subfields of Theoretical Computer Science) that serve as stepping stones towards a model for search space decompositions beyond input decompositions, as well as a theory to analyse their algorithmic power based on combinatorial and algebraic decompositions.


Now is the right moment for this project: the joint power of combinatorial and algebraic decompositions is still barely understood and not yet fully exploited. COALESCE will combine these (and many more) tools in novel ways that transcend existing approaches, and bring a rich theory on the search space decomposition methods entirely within reach.

Champ scientifique (EuroSciVoc)

Ce projet n'a pas encore été classé par EuroSciVoc.
Proposez les domaines scientifiques qui vous semblent les plus pertinents et aidez-nous à améliorer notre service de classification.

Mots‑clés

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

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Appel à propositions

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) ERC-2024-COG

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Institution d’accueil

UNIVERSITEIT UTRECHT
Contribution nette de l'UE
€ 1 877 500,00
Coût total
€ 1 877 500,00

Bénéficiaires (1)