The persistence diagram, which describes the topological features of a dataset, is a key descriptor in Topological Data Analysis. The "Discrete Morse Sandwich" (DMS) method has been reported to be the most efficient algorithm for computing persistence diagrams of 3D scalar fields on a single node, using shared-memory parallelism. In this work, we extend DMS to distributed-memory parallelism for the efficient and scalable computation of persistence diagrams for massive datasets across multiple compute nodes. On the one hand, we can leverage the embarrassingly parallel procedure of the first and most time-consuming step of DMS (namely the discrete gradient computation). On the other hand, the efficient distributed computations of the subsequent DMS steps are much more challenging. To address this, we have extensively revised the DMS routines by contributing a new self-correcting distributed pairing algorithm, redesigning key data structures and introducing computation tokens to coordinate distributed computations. We have also introduced a dedicated communication thread to overlap communication and computation. Detailed performance analyses show the scalability of our hybrid MPI+thread approach for strong and weak scaling using up to 16 nodes of 32 cores (512 cores total). Our algorithm outperforms DIPHA, a reference method for the distributed computation of persistence diagrams, with an average speedup of x8 on 512 cores. We show the practical capabilities of our approach by computing the persistence diagram of a public 3D scalar field of 6 billion vertices in 174 seconds on 512 cores. Finally, we provide a usage example of our open-source implementation at https://github.com/eve-le-guillou/DDMS-example.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
163+阅读 · 2019年10月12日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
43+阅读 · 2019年1月3日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+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
VIP会员
相关资讯
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
43+阅读 · 2019年1月3日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+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
Top
微信扫码咨询专知VIP会员