تصميم الخوارزميات المتقدمة ونظرية التعقيد
ما وراء تدوين Big-O إلى الآليات الرياضية التي تدعم الحوسبة الحديثة. مجالات البحث الأساسية:- التعقيد المعلم: قابلية المعالجة بمعلمات ثابتة، خوارزميات التنوية، تصنيف التسلسل الهرمي W
- خوارزميات التقريب: تصميم PTAS/FPTAS، براهين عدم القابلية للتقريب، استرخاءات البرمجة شبه المحددة
- الخوارزميات عبر الإنترنت: التحليل التنافسي، طرق الأولية-الثنائية، نماذج تأجير التزلج
- خوارزميات التدفق: الحوسبة محدودة المساحة، تقنيات الرسم التخطيطي، حدود تعقيد الاتصال
نظرية التعلم الآلي والأنظمة
حيث تلتقي نظرية التعلم الإحصائي مع تحديات النشر على نطاق صناعي. المواضيع الفرعية المتقدمة:- حدود التعميم: تعقيد Rademacher، نظرية PAC-Bayes، تحليل الاستقرار، التقارب الموحد
- مشاهد التحسين: التحسين غير المحدب، الهروب من نقاط السرج، نواة المماس العصبي
- التعلم الموزع: المتوسط الفيدرالي، التجميع المقاوم للبيزنطية، ضمانات الخصوصية التفاضلية
- MLOps على نطاق واسع: إصدارات النموذج، أطر اختبار A/B، اكتشاف انحراف المفهوم، تنسيق البنية التحتية
الحوسبة الكمية ونظرية المعلومات
حيث تصبح ميكانيكا الكم ميزة حسابية. مجالات البحث المتطورة:- خوارزميات NISQ: حلالات القيمة الذاتية الكمية المتغيرة، تحسين التقريب الكمي، تخفيف الأخطاء
- تصحيح الأخطاء الكمية: رموز السطح، رموز الألوان، تقطير حالة السحر، نظريات العتبة
- التشفير الكمي: بروتوكولات مستقلة عن الجهاز، براهين أمان توزيع المفاتيح الكمية
- التعقيد الكمي: BQP مقابل PH، مشاهد الميزة الكمية، حدود المحاكاة الكلاسيكية
التصور الرياضي ونظرية الأعداد
حيث تصبح الرياضيات المجردة استكشافًا تفاعليًا. مجالات البحث المتقدمة:- تصور نظرية الأعداد: أنماط الأعداد الأولية، مشاهد الحساب المعياري، حلول معادلة ديوفانتين
- الرياضيات التشفيرية: تصور المنحنى الإهليلجي، خوارزميات تقليل الشبكة، التشفير ما بعد الكم
- الرياضيات الحسابية: تصور تعقيد الخوارزمية، أنظمة التحقق من البراهين، إثبات النظريات الآلي
- الرياضيات التفاعلية: بيئات المحاكاة الرياضية، منصات اختبار التخمينات، أنظمة البراهين التعاونية