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Nonlinear Evolutions and Iterative Algorithms: Optimization and Control

Description du projet

Rupture de la non-convexité dans l’optimisation de nouveaux algorithmes itératifs apprenables

L’un des principaux défis des mathématiques computationnelles est la résolution des problèmes d’optimisation non convexes. Bien que les algorithmes itératifs traditionnels soient essentiels au calcul scientifique, ils se limitent généralement à la recherche d’optima locaux. Le projet NEITALG, financé par le CER, vise à développer de nouveaux algorithmes efficaces capables de trouver de manière fiable des solutions globales à des fonctions non convexes, appuyées par des garanties mathématiques rigoureuses. Ces découvertes pourraient ouvrir la voie à des percées scientifiques dans des domaines tels que le développement de nouveaux médicaments grâce à l’optimisation des propriétés moléculaires et l’amélioration des matériaux pour l’énergie solaire. Un autre objectif de NEITALG est de concevoir des algorithmes interprétables et adaptatifs avec de fortes garanties de généralisation, contribuant ainsi au développement d’une IA plus sûre et plus fiable.

Objectif

Iterative algorithms (IA) stand as the very backbone of scientific computing. Traditional IA rely on convex optimization to guide the search for optima, severely limiting their scope to local solutions. Consequently, nonconvex problems are regarded as the ultimate challenge of global optimization. Solving them with convergence guarantees will lead to numerous scientific discoveries, such as finding new medications through optimization of the properties of molecules or enhancing materials for solar cells to accelerate advances in green technologies.
The first goal of NEITALG is to design new, efficient, and scalable iterative algorithms that can provably solve relevant nonsmooth nonconvex optimizations. This will allow us to overcome locality barriers and open up an entirely new field in scientific computing.
Furthermore, parametric IA, which are tailored to training data —making them learnable IA— are currently driving remarkable advances in computing and machine learning. However, most of these systems lack rigorous guarantees of performance or interpretability of results.
The second goal of NEITALG is to formulate new learnable IA with focus on interpretability and generalization guarantees. This will greatly advance the development of safer and more reliable technologies based on machine learning.
The key approach to achieve both goals involves the systematic study of the largely unexplored mathematical field connecting iterative algorithms and nonlinear evolutions (NE). NEITALG will
1. Explore the principles for which the analysis of NE provides insights into the convergence of an IA;
2. Generate new IA from nonstandard NE to overcome traditional limitations (e.g. locality, lack of interpretability);
3. Provide mean-field optimal control theories for new learnable IA;
4. Obtain guarantees for learnable IA on metric spaces;
5. Develop code and conduct numerical experiments for novel solvers for nonlinear ODE/PDE and new methods for 3D computer vision.

Champ scientifique (EuroSciVoc)

Mots‑clés

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

Voir tous les projets financés dans le cadre de ce programme de financement

Appel à propositions

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

Voir tous les projets financés au titre de cet appel

Institution d’accueil

TECHNISCHE UNIVERSITAET MUENCHEN
Contribution nette de l'UE
€ 2 086 498,00
Adresse
Arcisstrasse 21
80333 Muenchen
Allemagne
Région
Bayern Oberbayern München, Kreisfreie Stadt
Type d’activité
Higher or Secondary Education Establishments
Liens
Coût total
Aucune donnée

Bénéficiaires (1)