Numerische Verfahren für Hochdimensionale Probleme und der Fluch der Dimension

Erich Novak

Juli 1999

(This is a German survey paper on "Numerical methods for high dimensional problems and the curse of dimension".)

Aus der Einleitung:

Viele hochdimensionale Probleme sind schwierig, der Rechenaufwand der naheliegenden Verfahren wächst exponentiell mit der Dimension. Wir fragen nach der Güte von optimalen Verfahren und bemerken bereits hier, dass dies nur Sinn macht in Bezug auf vorgegebene Funktionenklassen. Gewisse hochdimensionale Probleme sind prinzipiell schwierig, der Rechenaufwand von optimalen Verfahren wächst exponentiell mit der Dimension. Folgende Fragen werden diskutiert:

Was ist ein hochdimensionales Problem und warum sind solche Probleme wichtig?

Was ist ein numerisches Verfahren? Können wir Aussagen über alle numerischen Verfahren machen? Was ist ein optimales Verfahren?

Wie beweist man untere Schranken für beliebige numerische Verfahren?

Wir werden Probleme kennenlernen, für die man exponentielle untere Schranken beweisen kann und andere, für die es polynomiale Algorithmen gibt. Ein solcher Existenzbeweis für polynomiale Algorithmen kann allerdings abstrakt oder konstruktiv sein, so dass wir drei verschiedene Situationen unterscheiden:

Probleme, die dem Fluch der Dimension unterliegen (exponentielle untere Schranken)

Probleme, die dem Fluch der Dimension nicht unterliegen (Existenz von polynomialen Algorithmen)

Probleme, die dem Fluch der Dimension nicht unterliegen (Konstruktion von polynomialen Algorithmen).


Jahresbericht der DMV, erscheint.