We develop a fast and reliable method for solving large-scale optimal transport (OT) problems at an unprecedented combination of speed and accuracy. Built on the celebrated Douglas-Rachford splitting technique, our method tackles the original OT problem directly instead of solving an approximate regularized problem, as many state-of-the-art techniques do. This allows us to provide sparse transport plans and avoid numerical issues of methods that use entropic regularization. The algorithm has the same cost per iteration as the popular Sinkhorn method, and each iteration can be executed efficiently, in parallel. The proposed method enjoys an iteration complexity $O(1/\epsilon)$ compared to the best-known $O(1/\epsilon^2)$ of the Sinkhorn method. In addition, we establish a linear convergence rate for our formulation of the OT problem. We detail an efficient GPU implementation of the proposed method that maintains a primal-dual stopping criterion at no extra cost. Substantial experiments demonstrate the effectiveness of our method, both in terms of computation times and robustness.


翻译:我们以前所未有的速度和准确性组合,发展了一种解决大规模最佳运输(OT)问题的快速和可靠方法。在著名的Douglas-Rachford分解技术的基础上,我们的方法直接解决最初的OT问题,而不是像许多最先进的技术那样,直接解决一个近似常规化的问题。这使我们能够提供稀少的运输计划,避免使用昆虫正规化方法的数字问题。算法与流行的Sinkhorn方法一样,每次循环费用相同,每种循环可以同时有效进行。拟议方法与最著名的Sinkhorn方法的O(1/\epsilon2)美元相比,具有循环复杂性。此外,我们为我们拟订OT问题制定了一种线性趋同率。我们详细介绍了拟议方法的高效GPU实施情况,该方法在计算时间和稳健度两方面都保持了初步停止标准。实质性实验证明了我们的方法的有效性。

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