Natural gas is one of the most important energy sources in Germany and Europe. In recent years, political regulations have led to a strict separation of gas trading and gas transport, thereby assigning a central role in energy politics to the transportation and distribution of gas. These newly imposed political requirements influenced the technical processes of gas transport in such a way that the complex task of planning and operating gas networks has become even more intricate. Mathematically, the combination of discrete decisions on the configuration of a gas transport network, the nonlinear equations describing the physics of gas, and the uncertainty in demand and supply yield large-scale and highly complex stochastic mixed-integer nonlinear optimization problems. The Matheon project "Optimization of Gas Transport" takes the key role of making available the necessary core technology to solve the mathematical optimization problems which model the topology planning and the operation of gas networks. An important aspect of the academic impact is the free availability of our framework. As a result of several years of research and development, it is now possible to download a complete state-of-the-art framework for mixed-integer linear and nonlinear programming in source code at http://scip.zib.de
この論文ではソフトウェア・パッケージSCIP Optimization Suite を紹介し,その3つの構成要素:モデリン グ言語Zimpl, 線形計画(LP: linear programming) ソルバSoPlex, そして,制約整数計画(CIP: constraint integer programming) に対するソフトウェア・フレームワークSCIP, について述べる.本論文では,この3つの 構成要素を利用して,どのようにして挑戦的な混合整数線形計画問題(MIP: mixed integer linear optimization problems) や混合整数非線形計画問題(MINLP: mixed integer nonlinear optimization problems) をモデル化 し解くのかを説明する.SCIP は,現在,最も高速なMIP,MINLP ソルバの1つである.いくつかの例により, Zimpl, SCIP, SoPlex の利用方法を示すとともに,利用可能なインタフェースの概要を示す.最後に,将来の開 発計画の概要について述べる.
MIPLIB 2010
(2011)
制約整数計画ソルバ SCIP の並列化
(2013)
制約整数計画(CIP: Constraint Integer Programs)は,制約プログラミング(CP: Constraint Programming),混合整数計画(MIP: Mixed Integer Programming),充足可能性問題(SAT: Satisfability Problem)の研究分野におけるモデリング技術と解法を統合している.その結果,制約整数計画は,広いクラスの最適化問題を扱うことができる.SCIP(Solving Constraint Integer Programs)は,CIP を解くソルバとして実装され,Zuse Institute Berlin(ZIB)の研究者を中心として継続的に拡張が続けられている.本論文では,著者らによって開発された SCIP に対する2 種類の並列化拡張を紹介する.一つは,複数計算ノード間で大規模に並列動作する ParaSCIPである.もう一つは,複数コアと共有メモリを持つ 1 台の計算機上で(スレッド)並列で動作する FiberSCIP である.ParaSCIP は,HLRN II スーパーコンピュータ上で,一つのインスタンスを解くために最大 7,168 コアを利用した動作実績がある.また,統計数理研究所の Fujitsu PRIMERGY RX200S5 上でも,最大 512 コアを利用した動作実績がある.統計数理研究所のFujitsu PRIMERGY RX200S5 上では,これまでに最適解が得られていなかった MIPLIB2010のインスタンスである dg012142 に最適解を与えた.
This paper describes how we solved 12 previously unsolved mixed-integer program- ming (MIP) instances from the MIPLIB benchmark sets. To achieve these results we used an enhanced version of ParaSCIP, setting a new record for the largest scale MIP computation: up to 80,000 cores in parallel on the Titan supercomputer. In this paper we describe the basic parallelization mechanism of ParaSCIP, improvements of the dynamic load balancing and novel techniques to exploit the power of parallelization for MIP solving. We give a detailed overview of computing times and statistics for solving open MIPLIB instances.