Integer Programming, Constraint Programming, and Hybrid Decomposition Approaches to Discretizable Distance Geometry Problems
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Notice bibliographique
Résumé
Given an integer dimension K and a simple, undirected graph G with positive edge weights, the Distance Geometry Problem (DGP) aims to find a realization function mapping each vertex to a coordinate in [Formula: see text] such that the distance between pairs of vertex coordinates is equal to the corresponding edge weights in G. The so-called discretization assumptions reduce the search space of the realization to a finite discrete one, which can be explored via the branch-and-prune (BP) algorithm. Given a discretization vertex order in G, the BP algorithm constructs a binary tree where the nodes at a layer provide all possible coordinates of the vertex corresponding to that layer. The focus of this paper is on finding optimal BP trees for a class of discretizable DGPs. More specifically, we aim to find a discretization vertex order in G that yields a BP tree with the least number of branches. We propose an integer programming formulation and three constraint programming formulations that all significantly outperform the state-of-the-art cutting-plane algorithm for this problem. Moreover, motivated by the difficulty in solving instances with a large and low-density input graph, we develop two hybrid decomposition algorithms, strengthened by a set of valid inequalities, which further improve the solvability of the problem. Summary of Contribution: We present a new model to solve a combinatorial optimization problem on graphs, MIN DOUBLE, which comes from the highly active area of distance geometry and has applications in a wide variety of fields. We use integer programming (IP) and present the first constraint programming (CP) models and hybrid decomposition methods, implemented as a branch-and-cut procedure, for MIN DOUBLE. Through an extensive computational study, we show that our approaches advance the state of the art for MIN DOUBLE. We accomplish this by not only combining generic techniques from IP and CP but also exploring the structure of the problem in developing valid inequalities and variable fixing rules. Our methods significantly improve the solvability of MIN DOUBLE, which we believe can also provide insights for tackling other problem classes and applications.
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Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,002 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,002 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle