Randomized numerical linear algebra - RandNLA, for short - concerns the use of randomization as a resource to develop improved algorithms for large-scale linear algebra computations. The origins of contemporary RandNLA lay in theoretical computer science, where it blossomed from a simple idea: randomization provides an avenue for computing approximate solutions to linear algebra problems more efficiently than deterministic algorithms. This idea proved fruitful in the development of scalable algorithms for machine learning and statistical data analysis applications. However, RandNLA's true potential only came into focus upon integration with the fields of numerical analysis and "classical" numerical linear algebra. Through the efforts of many individuals, randomized algorithms have been developed that provide full control over the accuracy of their solutions and that can be every bit as reliable as algorithms that might be found in libraries such as LAPACK. Recent years have even seen the incorporation of certain RandNLA methods into MATLAB, the NAG Library, NVIDIA's cuSOLVER, and SciKit-Learn. For all its success, we believe that RandNLA has yet to realize its full potential. In particular, we believe the scientific community stands to benefit significantly from suitably defined "RandBLAS" and "RandLAPACK" libraries, to serve as standards conceptually analogous to BLAS and LAPACK. This 200-page monograph represents a step toward defining such standards. In it, we cover topics spanning basic sketching, least squares and optimization, low-rank approximation, full matrix decompositions, leverage score sampling, and sketching data with tensor product structures (among others). Much of the provided pseudo-code has been tested via publicly available MATLAB and Python implementations.


翻译:随机数值线性代数(RandNLA)关注利用随机化作为一种资源,开发用于大规模线性代数计算的改进算法。现代RandNLA的由来可以追溯到理论计算机科学,其中它从一个简单的想法中得以发展:随机化提供了一种途径,使得近似解得以更高效地计算而不需要借助确定性算法。该想法在开发可扩展算法用于机器学习和统计数据分析应用方面证明了其成果。然而,RandNLA的真正潜力只有在与数值分析和“传统”数值线性代数领域的融合中才得以显现。在许多个人的努力下,已经开发出了随机算法,这些算法可以完全控制其解的精度,并且可以像在LAPACK等库中找到的算法一样可靠。最近几年,RandNLA的某些方法甚至被纳入MATLAB、NAG库、NVIDIA的cuSOLVER和SciKit-Learn中。尽管在其成功中,我们相信RandNLA还未实现其全部潜力。特别是,我们相信科学界将从明确定义类似于BLAS和LAPACK的适当定义的“RandBLAS”和“RandLAPACK”库中受益匪浅。本200页的专著是朝这个方向定义标准的一步。在其中,我们涵盖了基本的草图,最小二乘法和优化,低秩逼近,全矩阵分解,影响得分采样,以及使用张量积结构草图数据(等等)。提供的大量伪代码已通过公开可用的MATLAB和Python实现进行了测试。

0
下载
关闭预览

相关内容

线性代数(Linear Algebra)是数学的一个分支,它的研究对象是向量,向量空间(或称线性空间),线性变换和有限维的线性方程组。向量空间是现代数学的一个重要课题;因而,线性代数被广泛地应用于抽象代数和泛函分析中;通过解析几何,线性代数得以被具体表示。线性代数的理论已被泛化为算子理论。由于科学研究中的非线性模型通常可以被近似为线性模型,使得线性代数被广泛地应用于自然科学和社会科学中。 - 题图来自「维基百科」。
【2023新书】随机模型基础,815页pdf
专知会员服务
96+阅读 · 2023年5月10日
【硬核书】稀疏多项式优化:理论与实践,220页pdf
专知会员服务
66+阅读 · 2022年9月30日
【硬核书】矩阵代数基础,248页pdf
专知会员服务
81+阅读 · 2021年12月9日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
99+阅读 · 2019年10月9日
已删除
将门创投
12+阅读 · 2019年7月1日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
【推荐】SVM实例教程
机器学习研究会
17+阅读 · 2017年8月26日
国家自然科学基金
0+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 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2011年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年5月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年5月27日
Arxiv
0+阅读 · 2023年5月26日
VIP会员
相关资讯
已删除
将门创投
12+阅读 · 2019年7月1日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
【推荐】SVM实例教程
机器学习研究会
17+阅读 · 2017年8月26日
相关基金
国家自然科学基金
0+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 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2011年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员