Particle filters are a group of algorithms to solve inverse problems through statistical Bayesian methods when the model does not comply with the linear and Gaussian hypothesis. Particle filters are used in domains like data assimilation, probabilistic programming, neural networkoptimization, localization and navigation. Particle filters estimate the probabilitydistribution of model states by running a large number of model instances, the so called particles. The ability to handle a very large number of particles is critical for high dimensional models.This paper proposes a novel paradigm to run very large ensembles of parallel model instances on supercomputers. The approach combines an elastic and fault tolerant runner/server model minimizing data movementswhile enabling dynamic load balancing. Particle weights are computed locally on each runner andtransmitted when available to a server that normalizes them, resamples new particles based on their weight, and redistributes dynamically the work torunners to react to load imbalance. Our approach relies on a an asynchronously manageddistributed particle cache permitting particles to move from one runner to another inthe background while particle propagation goes on. This also enables the number ofrunners to vary during the execution either in reaction to failures and restarts, orto adapt to changing resource availability dictated by external decision processes.The approach is experimented with the Weather Research and Forecasting (WRF) model, toassess its performance for probabilistic weather forecasting. Up to 2555particles on 20442 compute cores are used to assimilate cloud cover observations into short--range weather forecasts over Europe.


翻译:粒子过滤器是一组算法, 用来在模型不符合线性假设和高斯假设的情况下通过统计性贝耶斯方法解决反向问题。 粒子过滤器用于数据同化、 概率编程、 神经网络优化、 本地化和导航等领域。 粒子过滤器通过运行大量模型实例来估计模型国家的概率分布, 即所谓的粒子。 处理大量粒子的能力对于高维模型至关重要。 本文提出了一个新颖的范例, 用于运行超级计算机上非常庞大的平行模型。 这种方法结合了一种弹性和过错的容忍的向导/ 服务器模型, 将数据运动最小化, 并同时使动态负负负负平衡。 粒子的权重被本地计算出来, 并且根据模型的重量重新标注新的粒子, 并动态地重新分配运行模型。 我们的方法依靠一种不稳地管理的粒子存储器, 使粒子从一个直径直到另一个直径直的模型组合。 当粒子从一个直径的轨道观察观察, 和直径直径直径直到粒子在背景中, 直径直径直到粒子流的轨道上, 。 当粒子在粒子流的轨道上, 粒子传播的轨道上, 进行着运行到运行到运行的运行到运行到运行到运行到直径直径的轨道运行中, 。

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ACM/IEEE第23届模型驱动工程语言和系统国际会议,是模型驱动软件和系统工程的首要会议系列,由ACM-SIGSOFT和IEEE-TCSE支持组织。自1998年以来,模型涵盖了建模的各个方面,从语言和方法到工具和应用程序。模特的参加者来自不同的背景,包括研究人员、学者、工程师和工业专业人士。MODELS 2019是一个论坛,参与者可以围绕建模和模型驱动的软件和系统交流前沿研究成果和创新实践经验。今年的版本将为建模社区提供进一步推进建模基础的机会,并在网络物理系统、嵌入式系统、社会技术系统、云计算、大数据、机器学习、安全、开源等新兴领域提出建模的创新应用以及可持续性。 官网链接:http://www.modelsconference.org/
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