Error-bounded lossy compression is becoming an indispensable technique for the success of today's scientific projects with vast volumes of data produced during the simulations or instrument data acquisitions. Not only can it significantly reduce data size, but it also can control the compression errors based on user-specified error bounds. Autoencoder (AE) models have been widely used in image compression, but few AE-based compression approaches support error-bounding features, which are highly required by scientific applications. To address this issue, we explore using convolutional autoencoders to improve error-bounded lossy compression for scientific data, with the following three key contributions. (1) We provide an in-depth investigation of the characteristics of various autoencoder models and develop an error-bounded autoencoder-based framework in terms of the SZ model. (2) We optimize the compression quality for main stages in our designed AE-based error-bounded compression framework, fine-tuning the block sizes and latent sizes and also optimizing the compression efficiency of latent vectors. (3) We evaluate our proposed solution using five real-world scientific datasets and comparing them with six other related works. Experiments show that our solution exhibits a very competitive compression quality from among all the compressors in our tests. In absolute terms, it can obtain a much better compression quality (100% ~ 800% improvement in compression ratio with the same data distortion) compared with SZ2.1 and ZFP in cases with a high compression ratio.


翻译:在模拟或仪器数据获取过程中,通过大量数据生成的模拟或仪器数据获取,当今科学项目在数量庞大的数据中产生了大量数据,因此,与错误有关的压缩压缩压缩已成为一项不可或缺的技术。 它不仅能够大大缩小数据规模,而且能够根据用户指定的错误界限控制压缩错误。 Autoencoder(AE) 模型已被广泛用于图像压缩,但一些基于 AE 的压缩方法支持了大量科学应用要求的错误限制特性。为了解决这一问题,我们探索使用螺旋自动计算器来改进科学数据在模拟或仪器数据获取过程中产生的大量错误损失压缩。 我们不仅能够对各种自动编码模型的特性进行深入的调查,而且还能够根据SZ模型开发一个以错误为对象的自动编码仪框架。 (2) 我们优化了我们设计的基于AE 错误限制的压缩方法的主要阶段的压缩质量,对块大小和潜伏尺寸进行微调,并优化潜伏矢量媒介的压缩效率。 (3) 我们用五种真实科学数据集来评估我们提议的解决方案,并用S-100- remagial Z 比较了六种具有竞争力的S-prilal 质量的Silal 测试。

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