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Nonlinear Evolutions and Iterative Algorithms: Optimization and Control

Descrizione del progetto

Rompere la non convessità nell’ottimizzazione di nuovi algoritmi iterativi apprendibili

Una delle sfide principali della matematica computazionale è la risoluzione dei problemi di ottimizzazione non convessi. Sebbene gli algoritmi iterativi tradizionali siano fondamentali per l’informatica scientifica, in genere si limitano a trovare ottimi locali. Il progetto NEITALG, finanziato dal CER, intende sviluppare nuovi algoritmi efficienti in grado di trovare in modo affidabile soluzioni globali per funzioni non convesse, supportate da rigorose garanzie matematiche. Ciò potrebbe aprire la strada a scoperte scientifiche in settori quali lo sviluppo di nuovi farmaci attraverso l’ottimizzazione delle proprietà molecolari e il miglioramento dei materiali per l’energia solare. Un altro obiettivo di NEITALG è progettare algoritmi interpretabili e adattivi con forti garanzie di generalizzazione, contribuendo allo sviluppo di un’intelligenza artificiale più sicura e affidabile.

Obiettivo

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.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

Parole chiave

Programma(i)

Argomento(i)

Meccanismo di finanziamento

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

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Invito a presentare proposte

(si apre in una nuova finestra) ERC-2024-ADG

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Istituzione ospitante

TECHNISCHE UNIVERSITAET MUENCHEN
Contributo netto dell'UE
€ 2 086 498,00
Indirizzo
Arcisstrasse 21
80333 Muenchen
Germania
Regione
Bayern Oberbayern München, Kreisfreie Stadt
Tipo di attività
Higher or Secondary Education Establishments
Collegamenti
Costo totale
Nessun dato

Beneficiari (1)