Adaptive-batch stochastic gradient descent for constrained optimization based on relaxed barrier functions
سال انتشار: 1405
نوع سند: مقاله ژورنالی
زبان: انگلیسی
مشاهده: 90
فایل این مقاله در 25 صفحه با فرمت PDF قابل دریافت می باشد
- صدور گواهی نمایه سازی
- من نویسنده این مقاله هستم
استخراج به نرم افزارهای پژوهشی:
شناسه ملی سند علمی:
JR_IJNAO-16-38_002
تاریخ نمایه سازی: 14 مرداد 1405
چکیده مقاله:
Stochastic Gradient Descent (SGD) is the cornerstone of large-scale optimization; however, its application to problems with a vast number of constraints remains a significant challenge. Methods based on relaxed logarithmic barrier functions have enabled the use of SGD by sampling constraints, yet the reliance on single samples in these methods often leads to high variance and oscillations that hinder progress near the optimal solution.In this paper, we propose a novel hybrid algorithm, AdaBS-RBSGD, which integrates the relaxed barrier framework with an adaptive batch size strategy. Our algorithm dynamically adjusts the batch size Bk to be inversely proportional to the estimated optimization loss, systematically reducing gradient variance as the iterations approach the solution.We provide a rigorous mathematical proof establishing the almost-sure convergence of this hybrid algorithm. Furthermore, our theoretical analysis of error bounds demonstrates that active variance management allows the error term associated with stochastic noise to vanish more rapidly compared to the baseline method. Empirically, results on a benchmark problem show that the proposed algorithm significantly outperforms its single-sample counterpart, successfully breaking the “noise floor,” achieving higher stability, and reaching a more accurate final solution. This work presents a practical and theoretically sound methodology for accelerating and improving the precision of stochastic constrained optimization.
کلیدواژه ها:
Constrained optimization ، Stochastic Gradient Descent (SGD) ، Relaxed Logarithmic Barrier Functions ، Adaptive Batch Sizes ، Variance Reduction ، Large-Scale Optimization
نویسندگان
Abdelouakil Fillali
Laboratoire d’Analyse Mathématiques et ses Applications (LAMA), Department of Mathematics, University Mohamed El Bachir El Ibrahimi, Bordj Bou Arreridj, ۳۴۰۳۰, Algeria.
Smail Addoune
Laboratoire d’Analyse Mathématiques et ses Applications (LAMA), Department of Mathematics, University Mohamed El Bachir El Ibrahimi, Bordj Bou Arreridj, ۳۴۰۳۰, Algeria.
Rebiha Zeghdane
Laboratoire d’Analyse Mathématiques et ses Applications (LAMA), Department of Mathematics, University Mohamed El Bachir El Ibrahimi, Bordj Bou Arreridj, ۳۴۰۳۰, Algeria.
مراجع و منابع این مقاله:
لیست زیر مراجع و منابع استفاده شده در این مقاله را نمایش می دهد. این مراجع به صورت کاملا ماشینی و بر اساس هوش مصنوعی استخراج شده اند و لذا ممکن است دارای اشکالاتی باشند که به مرور زمان دقت استخراج این محتوا افزایش می یابد. مراجعی که مقالات مربوط به آنها در سیویلیکا نمایه شده و پیدا شده اند، به خود مقاله لینک شده اند :