Recent work in deep learning has opened new possibilities for solving classical algorithmic tasks using end-to-end learned models. In this work, we investigate the fundamental task of solving linear systems, particularly those that are ill-conditioned. Existing numerical methods for ill-conditioned systems often require careful parameter tuning, preconditioning, or domain-specific expertise to ensure accuracy and stability. In this work, we propose Algebraformer, a Transformer-based architecture that learns to solve linear systems end-to-end, even in the presence of severe ill-conditioning. Our model leverages a novel encoding scheme that enables efficient representation of matrix and vector inputs, with a memory complexity of $O(n^2)$, supporting scalable inference. We demonstrate its effectiveness on application-driven linear problems, including interpolation tasks from spectral methods for boundary value problems and acceleration of the Newton method. Algebraformer achieves competitive accuracy with significantly lower computational overhead at test time, demonstrating that general-purpose neural architectures can effectively reduce complexity in traditional scientific computing pipelines.


翻译:深度学习的最新研究为利用端到端学习模型解决经典算法任务开辟了新的可能性。本文研究了求解线性系统这一基础任务,特别是针对病态线性系统。现有的病态系统数值方法通常需要仔细的参数调整、预条件处理或领域专业知识以确保精度和稳定性。本文提出Algebraformer,一种基于Transformer的架构,能够端到端学习求解线性系统,即使在严重病态条件下也能有效工作。该模型采用一种新颖的编码方案,能够高效表示矩阵和向量输入,其内存复杂度为$O(n^2)$,支持可扩展的推理。我们在应用驱动的线性问题上验证了其有效性,包括边界值问题谱方法的插值任务以及牛顿法的加速。Algebraformer在测试时以显著更低的计算开销实现了具有竞争力的精度,证明通用神经架构能够有效降低传统科学计算流程的复杂度。

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