MISDP/MISOCP en cvxpy

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Pregunta

Estoy tratando de resolver el siguiente problema en CVXPY.

El problema es una mezcla de números enteros SDP debido a la PSD de la matriz que estamos resolviendo. Sin embargo, de acuerdo a esta lista parece como si ninguno de los solucionadores capaz de manejar un problema.

Podemos usar el hecho de que A es una matriz de 2x2, de alguna manera convertir esto en una entera mixta de SOCP problema?

import cvxpy as cp
import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

np.random.seed(271828) 
m = 2; n = 50
x = np.random.randn(m,n)

off = cp.Variable(boolean=True)

A = cp.Variable((2,2), PSD=True)
b = cp.Variable(2)
obj = cp.Maximize(cp.log_det(A))
constraints = [ cp.norm(A@x[:,i] + b) <= 1 + 20*off for i in range(n) ]
constraints += [cp.sum(off) <= 20]

prob = cp.Problem(obj, constraints)
optval = prob.solve(solver='XPRESS', verbose=False) # seems to work, although it's not super accurate

print(f"Optimum value: {optval}")

# plot the ellipse and data
angles = np.linspace(0, 2*np.pi, 200)
rhs = np.row_stack((np.cos(angles) - b.value[0], np.sin(angles) - b.value[1]))
ellipse = np.linalg.solve(A.value, rhs)

plt.scatter(x[0,:], x[1,:])
plt.plot(ellipse[0,:].T, ellipse[1,:].T)
plt.xlabel('Dimension 1'); plt.ylabel('Dimension 2')
plt.title('Minimum Volume Ellipsoid')
plt.show()
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Mejor respuesta

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Digamos A=[[x,z], [z,y]], entonces usted puede maximizar sqrt(det(A)) (que es equivalente a su objetivo). Tenga en cuenta que

det(A) = xy-z^2

así, la maximización de la sqrt(det(A)) es la misma como la maximización de la u sujeto a

xy - z^2 >= u^2

equivalentemente,

xy >= z^2 + u^2

Esto es (casi) una rotación de segundo orden de cono en el sentido de https://docs.mosek.com/modeling-cookbook/cqo.html#rotated-quadratic-cones

Creo que algo como

x >= quad_over_lin([z,u], y)

(no he probado la sintaxis) puede ser la forma más conveniente de expresar en cvxpy.

Tenga en cuenta que la definición del cono y de quad_over_lin también impone x,y>=0 así que usted no necesita que por separado, y la cónica restricciones automáticamente garantiza PSDness de A.

2021-11-24 09:08:37

Y aquí está un poco de luz entretenimiento relacionado con su problema: twitter.com/mosektw/status/1190259248250445824
Michal Adamaszek

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