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非均匀黏菌动力学的收敛性

数据结构与算法 2020-03-02 v2

摘要

cZ>0mc \in \mathbb{Z}^m_{> 0}AZn×mA \in \mathbb{Z}^{n\times m},且 bZnb \in \mathbb{Z}^n。我们在相当一般的条件下证明,非均匀黏菌动力学 x˙e=ae(x,t)(qexe) \dot{x}_e = a_e(x,t) \left(|q_e| - x_e\right) 收敛到加权基追踪问题 minimize cTxc^T x subject to Af=bA f = b and fx|f| \le x 的最优解 xx^*。此处,ffxx 为实变量的 mm 维向量,qq 在约束 Aq=bA q = bsupp(q)supp(x)\mathrm{supp}(q) \subseteq \mathrm{supp}(x) 下最小化能量 e(ce/xe)qe2\sum_e (c_e/x_e) q_e^2,且 ae(x,t)>0a_e(x,t) > 0 为边 ee 在时间 tt 和状态 xx 下对差值 qexe|q_e| - x_e 的反应性。先前仅在均匀情形 ae(x,t)=1a_e(x,t) = 1(对所有 eexxtt)下证明了收敛性。我们还证明了动力学 x˙e=xe(ge(qexe)1), \dot{x}_e = x_e \cdot \left( g_e \left(\frac{|q_e|}{x_e}\right) - 1\right), 的收敛性,其中 geg_e 是满足 ge(1)=1g_e(1) = 1 的递增可微函数。先前仅在由两个由平行边连接的节点组成的图上的最短路径问题这一特殊情形下证明了收敛性。

关键词

引用

@article{arxiv.1901.07231,
  title  = {Convergence of the Non-Uniform Physarum Dynamics},
  author = {Andreas Karrenbauer and Pavel Kolev and Kurt Mehlhorn},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1901.07231},
  year   = {2020}
}

备注

to appear in Theoretical Computer Science C