Most numerical solvers and libraries nowadays are implemented to use mathematical models created with language-specific built-in data types (e.g. real in Fortran or double in C) and their respective elementary algebra implementations. However, the built-in elementary algebra typically has limited functionality and often restricts the flexibility of mathematical models and the analysis types that can be applied to those models. To overcome this limitation, a number of domain-specific languages such as gPROMS or Modelica with more feature-rich built-in data types have been proposed. In this paper, we argue that if numerical libraries and solvers are designed to use abstract elementary algebra rather than the language-specific built-in algebra, modern mainstream languages can be as effective as any domain-specific language. We illustrate our ideas using the example of sparse Jacobian matrix computation. We implement an automatic differentiation method that takes advantage of sparse system structures and is straightforward to parallelize in a distributed memory setting. Furthermore, we show that the computational cost scales linearly with the size of the system.


翻译:目前,大多数数字求解器和图书馆都应用了以特定语言内置数据类型(例如,佛特兰的真数或C的双数)和各自初级代数执行方式创建的数学模型。然而,内置基本代数通常功能有限,常常限制数学模型的灵活性和可适用于这些模型的分析类型。为了克服这一限制,已经提议了一些特定领域的语言,如具有更多特性丰富的内置数据类型的GPROMS或模型。在本文中,我们争辩说,如果数字图书馆和求解器设计使用抽象的初代数,而不是语言内置代数,现代主流语言可以与任何特定领域的语言一样有效。我们用稀疏的雅各布矩阵计算模型的例子来说明我们的想法。我们采用了一种自动区分方法,利用稀少的系统结构,在分布式记忆设置中比较简单。此外,我们显示计算成本的线性尺度与系统大小是线性的。

0
下载
关闭预览

相关内容

Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
77+阅读 · 2020年7月26日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
151+阅读 · 2019年10月12日
2019年机器学习框架回顾
专知会员服务
35+阅读 · 2019年10月11日
【新书】Python编程基础,669页pdf
专知会员服务
193+阅读 · 2019年10月10日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
92+阅读 · 2019年10月10日
意识是一种数学模式
CreateAMind
3+阅读 · 2019年6月24日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
深度自进化聚类:Deep Self-Evolution Clustering
我爱读PAMI
15+阅读 · 2019年4月13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
Hierarchical Disentangled Representations
CreateAMind
4+阅读 · 2018年4月15日
【推荐】用TensorFlow实现LSTM社交对话股市情感分析
机器学习研究会
11+阅读 · 2018年1月14日
【推荐】用Python/OpenCV实现增强现实
机器学习研究会
15+阅读 · 2017年11月16日
【推荐】深度学习目标检测全面综述
机器学习研究会
21+阅读 · 2017年9月13日
【学习】Hierarchical Softmax
机器学习研究会
4+阅读 · 2017年8月6日
Auto-Encoding GAN
CreateAMind
7+阅读 · 2017年8月4日
Arxiv
6+阅读 · 2018年10月3日
VIP会员
相关VIP内容
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
77+阅读 · 2020年7月26日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
151+阅读 · 2019年10月12日
2019年机器学习框架回顾
专知会员服务
35+阅读 · 2019年10月11日
【新书】Python编程基础,669页pdf
专知会员服务
193+阅读 · 2019年10月10日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
92+阅读 · 2019年10月10日
相关资讯
意识是一种数学模式
CreateAMind
3+阅读 · 2019年6月24日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
深度自进化聚类:Deep Self-Evolution Clustering
我爱读PAMI
15+阅读 · 2019年4月13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
Hierarchical Disentangled Representations
CreateAMind
4+阅读 · 2018年4月15日
【推荐】用TensorFlow实现LSTM社交对话股市情感分析
机器学习研究会
11+阅读 · 2018年1月14日
【推荐】用Python/OpenCV实现增强现实
机器学习研究会
15+阅读 · 2017年11月16日
【推荐】深度学习目标检测全面综述
机器学习研究会
21+阅读 · 2017年9月13日
【学习】Hierarchical Softmax
机器学习研究会
4+阅读 · 2017年8月6日
Auto-Encoding GAN
CreateAMind
7+阅读 · 2017年8月4日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员