Computing partial differential equation (PDE) operators via nested backpropagation is expensive, yet popular, and severely restricts their utility for scientific machine learning. Recent advances, like the forward Laplacian and randomizing Taylor mode automatic differentiation (AD), propose forward schemes to address this. We introduce an optimization technique for Taylor mode that 'collapses' derivatives by rewriting the computational graph, and demonstrate how to apply it to general linear PDE operators, and randomized Taylor mode. The modifications simply require propagating a sum up the computational graph, which could -- or should -- be done by a machine learning compiler, without exposing complexity to users. We implement our collapsing procedure and evaluate it on popular PDE operators, confirming it accelerates Taylor mode and outperforms nested backpropagation.


翻译:通过嵌套反向传播计算偏微分方程(PDE)算子的成本高昂,但该方法仍被广泛使用,这严重限制了其在科学机器学习中的实用性。近期进展,如前向拉普拉斯算子和随机化泰勒模式自动微分(AD),提出了前向方案以解决此问题。我们引入了一种针对泰勒模式的优化技术,通过重写计算图来“坍缩”导数,并展示了如何将其应用于一般线性PDE算子及随机化泰勒模式。这些修改仅需沿计算图传播一个求和运算,可由机器学习编译器自动完成,无需向用户暴露复杂性。我们实现了坍缩过程,并在常用PDE算子上进行评估,证实其能加速泰勒模式并优于嵌套反向传播。

0
下载
关闭预览

相关内容

FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
43+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
18+阅读 · 2022年11月21日
Knowledge Embedding Based Graph Convolutional Network
Arxiv
24+阅读 · 2021年4月23日
Arxiv
14+阅读 · 2018年5月15日
Arxiv
27+阅读 · 2017年12月6日
VIP会员
相关资讯
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
43+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
相关论文
Arxiv
18+阅读 · 2022年11月21日
Knowledge Embedding Based Graph Convolutional Network
Arxiv
24+阅读 · 2021年4月23日
Arxiv
14+阅读 · 2018年5月15日
Arxiv
27+阅读 · 2017年12月6日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员