home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ NetNews Usenet Archive 1992 #19 / NN_1992_19.iso / spool / sci / math / 10525 < prev    next >
Encoding:
Text File  |  1992-08-23  |  19.2 KB  |  554 lines

  1. Newsgroups: sci.math
  2. Path: sparky!uunet!wupost!tulane!rouge!rbk5287
  3. From: rbk5287@usl.edu (Kearfott Ralph B)
  4. Subject: Update -- Interval Analysis conference
  5. Message-ID: <1992Aug23.224449.7933@usl.edu>
  6. Sender: anon@usl.edu (Anonymous NNTP Posting)
  7. Organization: University of Southwestern Louisiana
  8. Date: Sun, 23 Aug 1992 22:44:49 GMT
  9. Lines: 543
  10.  
  11. Since our last posting, we have received 57 abstracts from 16 countries
  12. for our conference on Numerical Analysis with Automatic Result
  13. Verification, in the areas of Linear Systems, Applications, Arithmetic,
  14. Computing Ranges, Nonlinear Systems, Global Optimization, Automatic
  15. Differentiation, ODE's, PDE's, and others.  Additionally, Vladik
  16. Kreinovich has been assembling abstracts for an associated workshop on
  17. Interval Methods in Artificial Intelligence, to be held as an integral
  18. part of the conference.
  19.  
  20. We have decided to extend the deadline for abstracts (originally August
  21. first), to allow wider participation.  In particular, we encourage more
  22. participation from researchers in the western hemisphere.  This meeting
  23. will be a chance for colleagues throughout the world to exchange ideas
  24. and views.
  25.  
  26. The announcement is appended.
  27.  
  28. Baker Kearfott
  29. rbk@usl.edu (Internet)
  30.  
  31. P. S. From my last USENET posting, a reader requested an elementary
  32. explanation of interval arithmetic.  I have appended an elementary
  33. explanation, with references, in AMS-TeX, below the conference
  34. announcement.  For those who cannot process AMS-TeX, the references may
  35. still be legible in their unprocessed form.  Please feel free to contact
  36. me if you require further assistance from me.
  37.  
  38. An excellent reference which has appeared since I wrote the appended
  39. class notes is:
  40.  
  41. E. Hansen, GLOBAL OPTIMIZATION USING INTERVAL ANALYSIS, Marcel Dekker,
  42. New York, 1992.
  43.  
  44. ========================================================================
  45. ========================================================================
  46.  
  47.  
  48.                             CALL FOR PAPERS
  49.  
  50.                            REGISTRATION FORMS
  51.  
  52.                                   and
  53.  
  54.                           FURTHER INFORMATION
  55.  
  56.                                   for
  57.  
  58.                      An International Conference on
  59.  
  60.                         NUMERICAL ANALYSIS WITH
  61.                      AUTOMATIC RESULT VERIFICATION
  62.  
  63.                 Mathematics, Applications, and Software
  64.  
  65.                    February 25 through March 1, 1993
  66.                           Lafayette, Louisiana
  67.  
  68.  
  69. General Information
  70. ------- -----------
  71.  
  72. Interval analysis is applicable in scientific computations in which
  73. reliability or automatic verification, or mathematical rigor in
  74. computational results is desirable.
  75.  
  76. This conference has the following goals.
  77.  
  78.   *  To provide an accessible forum for researchers in the field to
  79.      exchange the most recent results in interval computations.
  80.  
  81.   *  To further delineate the role of interval computations in practical
  82.      (applied and industrial) problems, and to identify tasks which must
  83.      be completed to facilitate its optimal use in such settings.
  84.  
  85.   *  To highlight the role of interval mathematics in more purely
  86.      academic pursuits, such as automatic theorem proving.
  87.  
  88.   *  To stimulate interest and creative research in the field.
  89.  
  90. Theory, software, computational results, etc. will be presented.
  91.  
  92. Topics covered include, but are not limited to
  93.  
  94.   *  Arithmetic
  95.   *  Programming languages and general software tools
  96.   *  Nonlinear systems of equations
  97.   *  Nonlinear optimization
  98.   *  Quadrature
  99.   *  Ordinary differential equations
  100.   *  Partial differential equations
  101.   *  Sensitivity analysis
  102.   *  Linear algebra and linear operators
  103.   *  Industrial and scientific applications
  104.  
  105. We plan to publish a refereed proceedings.
  106.  
  107.  
  108. Scientific Committee
  109. ---------- ---------
  110.  
  111.   *  G. Alefeld (University of Karlsruhe)
  112.   *  G. Corliss (Marquette University)
  113.   *  B. Kearfott (University of Southwestern Louisiana)
  114.   *  U. Kulisch (University of Karlsruhe)
  115.   *  H. Stetter (Technical University of Vienna)
  116.  
  117.  
  118. Local Arrangements Committee
  119. ----- ------------ ---------
  120.  
  121.   *  W. Andrepont     *  R. Sidman
  122.   *  B. Kearfott      *  R. Waggoner
  123.   *  L. Roeling       *  T. West
  124.  
  125.  
  126. Some of the Highlighted Speakers
  127. ---- -- --- ----------- --------
  128.  
  129. The following is a partial list of highlighted speakers (in plenary
  130. sessions).
  131.  
  132.   *  Prof. Fernando Alvarado (Wisconsin)
  133.   *  Dr. Eldon Hansen (Los Altos, California)
  134.   *  Prof. Arnold Neumaier (Universitaet Freiburg)
  135.   *  Priv.-Doz. Dr. Michael Plum (Universitaet Koeln)
  136.   *  Prof. Dr. Siegfried Rump (Universitaet Hamburg)
  137.  
  138. Additional highlighted speakers will be chosen based on the abstracts.
  139. For this reason, we are urging participants to submit their abstracts
  140. early.
  141.  
  142.  
  143. Call for papers
  144. ---- --- ------
  145.  
  146. Papers and additional speakers are welcome.  Contributors should send a
  147. one page abstract to
  148.  
  149.                 Interval Methods Conference
  150.                 C/O R. Baker Kearfott
  151.                 Department of Mathematics
  152.                 University of Southwestern Louisiana
  153.                 U.S.L. Box 4-1010
  154.                 Lafayette, LA 70504-1010
  155.  
  156.                 Office phone: (318) 231-5270
  157.                 Home phone:   (318) 981-9744
  158.                 email:  confmath@usl.edu  (Internet)
  159.  
  160. We are planning facilities for demonstration of software, and will have
  161. a poster session if there is sufficient interest.  Please state your
  162. needs if you wish to use such a format.
  163.  
  164. The abstract may be sent via electronic mail if it is in some version of
  165. TeX or in an ASCII format.
  166.  
  167. Abstracts are due by November 1, 1992.
  168.  
  169.  
  170. Conference Proceedings
  171. ---------- -----------
  172.  
  173. Papers for the conference proceedings should be prepared by the time of
  174. the conference or shortly thereafter.  Details will be forthcoming.
  175.  
  176.  
  177. Workshop on Interval Methods in Artificial Intelligence
  178. -------- -- -------- ------- -- ---------- ------------
  179.  
  180. A workshop on Interval Methods in Artificial Intelligence will be held
  181. during the conference.  The organizing committee for this set of talks
  182. includes, but is not limited to
  183.  
  184.   *  Bart Kosko (University of Southern California)
  185.   *  Vladik Kreinovich (University of Texas at El Paso)
  186.   *  Raymond Ng (University of Maryland)
  187.   *  V. S. Subrahmanian (University of Maryland)
  188.   *  Patrick Suppes (Stanford University)
  189.   *  Lotfi Zadeh (University of California at Berkeley)
  190.  
  191. Abstracts and papers may be submitted specifically to this workshop.
  192. For more information on the workshop, contact:
  193.  
  194.                 Vladik Kreinovich
  195.                 Computer Science Department
  196.                 University of Texas at El Paso
  197.  
  198.                 Office phone: (915) 747-5470
  199.                 Fax: (915) 747-5616
  200.                 email: vladik@cs.ep.utexas.edu
  201.  
  202.  
  203. Conference Location
  204. ---------- --------
  205.  
  206. The conference will be in Lafayette, Louisiana, and will be partially
  207. supported by the University of Southwestern Louisiana.
  208.  
  209. Lafayette, a town of approximately 100,000 with no heavy industry, is
  210. the site of the University of Southwestern Louisiana, the second largest
  211. public university in Louisiana, serving 16,000 students.  The
  212. surrounding region a rich subtropical agricultural delta of the
  213. Mississippi River and home of the Cajuns, a French-speaking population,
  214. descendants of the uprooted Acadians of Canada.
  215.  
  216. The conference begins two days after Mardi Gras. traditional (Cajun)
  217. Mardi Gras celebrations from the seventeenth century take place near
  218. Lafayette during this time.  Also, weeks of elaborate Mardi Gras
  219. (carnival) celebrations occur in New Orleans, which is 2.5 hours by car
  220. from Lafayette.
  221.  
  222. Outdoor activities include boating and fishing, with nearby state parks,
  223. botanical gardens, and the Atchafalaya swamp.  There should be floral
  224. blooms during the conference.  There are two operating replicas of
  225. traditional Cajun villages near Lafayette.
  226.  
  227. The average high temperature in late February is around 68 degrees
  228. Fahrenheit and the average low is around 45 degrees Fahrenheit, but with
  229. substantial variation.
  230.  
  231.  
  232. Social Events
  233. ------ ------
  234.  
  235. Friday afternoon, conference participants will sample Cajun food,
  236. dancing, and history at Vermilionville, a living museum.  Saturday
  237. evening, there will be a crawfish boil with a Cajun band.  These events
  238. are included in the registration fee.
  239.  
  240. Additional activities, such as boat tours of the Atchafalaya swamp,
  241. visits to botanical gardens, and visits to renowned local restaurants,
  242. may also be arranged.  Participants also have the option of arriving
  243. early to take part in Mardi Gras festivities.  These occur both around
  244. Lafayette and in New Orleans on and before February 23 (two days before
  245. the conference).
  246.  
  247.  
  248. Accommodations
  249. --------------
  250.  
  251. The conference will be held at the Lafayette Holidome (Holiday Inn
  252. Central), a full-service hotel with various amenities.  Seventy-five
  253. rooms have been reserved, at the rate of $53.00 US for single occupancy,
  254. and a rate of $56.00 US total per room for double, triple, or quadruple
  255. occupancy, not including a 10.5% lodging tax.  Reservations are to be
  256. made directly with the hotel.  This can be done by returning the
  257. enclosed hotel registration card.  Information may be obtained toll free
  258. within the United States by calling 1-(800) 465-4329 (1-(800) HOLIDAY).
  259. The hotel may also be called at (318) 233-6815.
  260.  
  261. The Holidome has full dining facilities, and there is a selection of
  262. alternate eating establishments within walking distance.  There are
  263. other popular restaurants in and around Lafayette.
  264.  
  265. Please contact Baker Kearfott if further information or alternate
  266. arrangements are required.
  267.  
  268.  
  269. Registration Form
  270. ------------ ----
  271.  
  272. To register, send the following form, along with payment, to:
  273.  
  274.                 Interval Methods Conference
  275.                 C/O R. Baker Kearfott
  276.                 Department of Mathematics
  277.                 University of Southwestern Louisiana
  278.                 U.S.L. Box 4-1010
  279.                 Lafayette, LA 70504-1010
  280.  
  281.                 Office phone: (318) 231-5270
  282.                 Home phone:   (318) 981-9744
  283.                 email:  confmath@usl.edu  (Internet)
  284.  
  285. ---------------------------------------------------------------------
  286.  
  287.          REGISTRATION FOR THE 1993 INTERVAL METHODS CONFERENCE
  288.  
  289.  
  290.              Name: ____________________________________________
  291.  
  292.           Address: ____________________________________________
  293.  
  294.                    ____________________________________________
  295.  
  296.                    ____________________________________________
  297.  
  298.                    ____________________________________________
  299.  
  300.              City: ____________________________________________
  301.  
  302. State, Province, or Country: __________________________________
  303.  
  304.          Zip or Postal Code: __________________________________
  305.  
  306.                   Telephone: __________________________________
  307.  
  308.               Fax: __________________________________ (optional)
  309.  
  310.             email: __________________________________ (optional)
  311.  
  312. ____  Registration fee enclosed
  313.  
  314. ____  I do not wish to register now, but please send more information.
  315.  
  316. Registration fees will be:
  317.  
  318. Before the conference -- $ 80 US
  319.     At the conference -- $105 US
  320.  
  321. The registration fees will include the two social events mentioned
  322. above, as well as coffee and snacks and miscellaneous expenses
  323. associated with the meeting.
  324.  
  325. For pre-registration, make a check or money order payable in U.S. funds
  326. to R. Baker Kearfott and send to the above address by October 1, 1992.
  327. =========================================================================
  328. =========================================================================
  329.  
  330.  
  331. \magnification=\magstep1
  332. %ACHTUNG!!! This paper uses AMS-Tex in with features of the Plain
  333. %format which are consistent with it.
  334. %
  335. %Uncomment the following lines if you need to input the plain and
  336. %AMS-TeX formats from provided TeX input files.
  337. %\input plain
  338. %\input amstex
  339.  
  340. % This set of AMS-TeX macros is appropriate for papers dealing with
  341. % the interval solution of nonlinear systems of equations.
  342. \def\sclvec #1 #2{(#1_1,#1_2,\dots,#1_#2)}
  343. \def\ivlvec#1#2{(\bold#1_1,\bold#1_2,\dots,\bold#1-$2)}
  344. \def\ivl #1{{\bold #1}}
  345. \def\cspace{\Cal C}
  346. \def\cpx #1{\tilde #1}
  347. \def\cpxivl #1{{\tilde{\bold #1}}}
  348.  
  349. % This set of macros is appropriate for most papers.
  350. \def \cf{cf.}
  351. \def \eg{eg.}
  352. \def \ibid{(ibid.)}
  353.  
  354. % This set of macros is appropriate for this paper.
  355. \define\ftext{\foldedtext\foldedwidth{3in}}
  356.  
  357. \nopagenumbers
  358. \centerline{\bf How Interval Arithmetic Works}
  359. \medskip
  360. Refer to [1] or [6] for a thorough
  361. introduction to interval mathematics.  Further references
  362. appear in [5], and a list of about 2000 papers on the
  363. subject appears in [3] and [4].
  364. The recent proceedings [7] contains assessments of the
  365. role of interval mathematics in scientific computation.
  366. Here, we will give an elementary explanation of some of
  367. the most important concepts.
  368.  
  369.         We will denote interval quantities throughout with
  370. boldface.
  371.  
  372.         Interval arithmetic is based on defining the four
  373. elementary arithmetic operations on intervals.  Let
  374. $\ivl a = [a_l,a_u]$
  375. and $\ivl b = [b_l,b_u]$ be intervals.
  376. Then, if $\text{\it op} \in \{+,-,*,/\}$, we define
  377. $$ \ivl a \text{\ \it op \ }  \ivl b
  378. = \left\{ x \text{\ \it op \ } y \mid x \in \ivl a \text{\ and\ }
  379. y \in \ivl b \right\}.
  380. \tag{2.1}$$
  381. For example,
  382. $ \ivl a + \ivl b = [ a_l + b_l, a_u + b_u ]$.
  383. In fact, all four operations can be defined in terms of addition,
  384. subtraction, multiplication, and division of the endpoints of the
  385. intervals, although multiplication and division may require
  386. comparison of several results.  The result of these operations is
  387. an interval except when we compute $\ivl a / \ivl b
  388. \text{\ and \ } 0 \in \ivl b$ . (See \eg\  [6],
  389. pp. 66-68 for a discussion of the latter case.)
  390.  
  391.         A large part of interval mathematics' power lies in the
  392. ability to compute {\it inclusion monotonic interval extensions} of
  393. functions.  If f is a continuous function of a real variable,
  394. then an inclusion monotonic interval extension $\ivl f$ is defined to be
  395. a function from the set of intervals to the set of intervals,
  396. such that, if $\ivl x$ is an interval in the domain of $\ivl f$,
  397. $$\left\{ f(x) \mid x \in \ivl x \right\} \subset \ivl f(\ivl x)$$
  398. and such that
  399. $$ \ivl x \subset \ivl y \implies \ivl f(\ivl x) \subset
  400. \ivl f(\ivl y).$$
  401.  
  402.         Inclusion monotonic interval extensions of a polynomial
  403. may be obtained by simply replacing the dependent variable by an
  404. interval and by replacing the additions and multiplications by
  405. the corresponding interval operations.  For example, if
  406. $p(x) = x^2 - 4$, then $\ivl p([1,2])$ may be defined by
  407. $$\ivl p([1,2]) = ([1,2])^2 - 4  =  ([1,4]) - [4,4] = [-3,0].$$
  408.  
  409. The result of an elementary
  410. interval operation is precisely the range of values that the
  411. usual result attains as we let the operands range over the two
  412. intervals.  However, the value of an interval extension of a
  413. function is not precisely the range of the function over its
  414. interval operand, but only contains this range, and different
  415. (mathematically equivalent) forms of the function give rise
  416. to different interval extensions.  For example, if we write $p$ above
  417. as $p(x)=(x - 2)(x + 2)$, then the corresponding interval extension
  418. gives
  419. $$\align
  420. \ivl p([1,2]) &=  ([1,2] - 2) ([1,2] + 2) =  [-1,0] [3,4] \\
  421.                  &=  [-4,0],
  422. \endalign$$
  423. which is not as good as the previous extension.
  424.  
  425.         We may use the mean value theorem or Taylor's theorem
  426. with remainder formula to obtain interval extensions of
  427. transcendental functions.  For example, suppose $\ivl x$ is an interval
  428. and $a \in \ivl x$.  Then, for any $y \in \ivl x$, we have
  429. $$\sin(y) = \sin(a) + (y - a) \cos(a) - (y - a)^2/2 \sin(c)$$
  430. for some $c$ between $a$ and $y$.  If $a$ and $y$ are both within a range
  431. where the sine function is non-negative, then we obtain
  432. $$\sin(y) \in  \sin(a) + (\ivl x -a) \cos(a) -
  433. {(\ivl x - a)^2\over 2}.$$
  434. The right side of this relationship gives the value of an
  435. interval extension of $\sin(x)$, albeit a somewhat crude one.
  436.  
  437. See [9] for more techniques of
  438. producing interval extensions.
  439.  
  440.         Mathematically rigorous interval extensions can be
  441. computed in finite precision arithmetic via the use of {\it directed
  442. roundings}.  If $x$ and $y$ are machine-representable numbers and
  443. {\it op} is one of the four elementary operations $+$, $-$, $*$, or $/$,
  444. then, $x$ {\it op} $y$ is not normally representable in the machine's
  445. memory.  In interval arithmetic with directed rounding, if
  446. $\ivl x \text{\ \it op\ } \ivl y = [c,d]$,
  447. then we always round the computed value for $c$ down to a machine
  448. number less than the actual value of $c$, and
  449. and we always similarly round
  450. the value for $d$ up.  To be completely rigorous, we also first apply
  451. directed rounding to the initial data while storing it.
  452.  
  453. If interval arithmetic with directed rounding is used to
  454. compute an interval extension $\ivl f$ of $f$, if
  455. $[c,d] = \ivl f([a,b])$,
  456. and $[c,d]$ does not contain zero, then this is a rigorous proof
  457. (regardless of the machine wordlength, etc.) that there is no
  458. root of $f$ in $[a,b]$.  This concept is also valid if $\ivl F$
  459. is an interval vector-valued function of an interval vector $\ivl X$,
  460. and complex interval arithmetic can also be defined.  These
  461. facts should enable us to computationally but rigorously check
  462. the stability of systems.  (See Section 4 below.)
  463.  
  464. If available, the language
  465. Fortran-SC is a convenient way of programming interval arithmetic
  466. computations.  This precompiler is available on IBM mainframe
  467. equipment, and requires the ACRITH subroutine package;  see
  468. [2] or [10].  There is also Pascal-SC for personal computers;
  469. see [8].  For a discussion of other programming
  470. languages and packages for interval arithmetic, see [13].
  471. \bigskip
  472. \smallskip
  473.  
  474.  
  475. \noindent{\bf References}
  476. \medskip
  477.  
  478. \item{[1]} G. ALEFELD and J. HERZBERGER,
  479. {\sl Introduction to Interval Computations\/},
  480. Academic Press,
  481. New York, etc.,
  482. 1983.
  483. \bigskip
  484. \item{[2]}
  485. J. H. BLEHER, S. M. RUMP, U. KULISCH, M. METZGER, and W. WALTER,
  486. ``Fortran-SC -- A Study of a Fortran Extension
  487. for Engineering Scientific Computations with Access to
  488. ACRITH",
  489. {\sl Computing\/},
  490. v. 39, 1987, pp. 93--110.
  491. \bigskip
  492. \item{[3]}
  493. J. GARLOFF,
  494. ``Interval Mathematics: A Bibliography",
  495. preprint,
  496. Institut f\"ur Angewandte Mathema\-tik der Universit\"at Frei\-burg,
  497. {\sl Frei\-burg\-er Inter\-vall-Berichte\/},
  498. v. 85, 1985, pp. 1--222.
  499. \bigskip
  500. \item{[4]}
  501. J. GARLOFF,
  502. ``Bibliography on Interval Mathematics, Continuation"
  503. pre\-print,
  504. Institut f\"ur An\-gewand\-te Mathema\-tik der Universit\"at Frei\-burg,
  505. {\sl Frei\-burg\-er Intervall-Berichte\/},
  506. v. 87, 1987, pp. 1--50.
  507. \bigskip
  508. \item{[5]}
  509. R. B. KEARFOTT,
  510. ``Interval Arithmetic Techniques in the
  511.         Computational Solution of Nonlinear Systems of Equations:
  512.         Introduction, Examples, and Comparisons",
  513. to appear in the
  514. proceedings of the 1988 AMS-SIAM Summer Seminar in Applied
  515.         Mathematics,
  516. Colorado State University, July 18-29, 1988.
  517. \bigskip
  518. \item{[6]}
  519. R. E. MOORE,
  520. {\sl Methods and Applications of Interval Analysis\/},
  521. SIAM, Philadelphia, 1979.
  522. \bigskip
  523. \item{[7]}
  524. R. E. MOORE, ed.,
  525. {\sl Reliability in Computing\/},
  526. Academic Press, New York, etc., 1988.
  527. \bigskip
  528. \item{[8]}
  529. L. B. RALL,
  530. ``An Introduction to the Scientific Computing Language Pascal-SC",
  531. {\sl Comput. Math. Appl.\/},
  532. v. 14,
  533. 1987,
  534. pp. 53--69.
  535. \bigskip
  536. \item{[9]}
  537. H. RATSCHEK and J. G. ROKNE,
  538. {\sl Computer Methods for the Range of Functions\/},
  539. Horwood,
  540. Chichester, England,
  541. 1984.
  542. \bigskip
  543. \item{[10]}
  544. W. WALTER and M. METZGER,
  545. ``Fortran-SC, A Fortran
  546.          Extension for Engineering/Scientific Computation with
  547.         Access to ACRITH",
  548. in {\sl Reliability in Computing\/},
  549. R. E. Moore, ed.,
  550. Academic Press, New York, etc.,
  551. 1988.
  552.  
  553. \bye
  554.