Large-scale simulations of time-dependent problems generate a massive amount of data and with the explosive increase in computational resources the size of the data generated by these simulations has increased significantly. This has imposed severe limitations on the amount of data that can be stored and has elevated the issue of input/output (I/O) into one of the major bottlenecks of high-performance computing. In this work, we present an in situ compression technique to reduce the size of the data storage by orders of magnitude. This methodology is based on time-dependent subspaces and it extracts low-rank structures from multidimensional streaming data by decomposing the data into a set of time-dependent bases and a core tensor. We derive closed-form evolution equations for the core tensor as well as the time-dependent bases. The presented methodology does not require the data history and the computational cost of its extractions scales linearly with the size of data -- making it suitable for large-scale streaming datasets. To control the compression error, we present an adaptive strategy to add/remove modes to maintain the reconstruction error below a given threshold. We present four demonstration cases: (i) analytical example, (ii) incompressible unsteady reactive flow, (iii) stochastic turbulent reactive flow, and (iv) three-dimensional turbulent channel flow.
翻译:大规模模拟取决于时间的问题产生大量数据,随着计算资源的爆炸性增加,这些模拟产生的数据规模大大增加,使数据数量受到严格限制,使可储存的数据数量受到严重限制,使输入/产出问题成为高性能计算的一个主要瓶颈。在这项工作中,我们提出了一个现场压缩技术,以缩小数据储存的规模,按数量级减少数据储存的规模。这一方法基于时间依赖的子空间,通过将数据分解成一套基于时间的基础和核心的高压,从多维流数据中提取低级结构。我们为核心的发压和基于时间的基础制定封闭式的进化方程式。我们提出的方法并不要求数据历史和其提取比例的计算成本与数据规模的线性相比,使之适合大规模流数据集。为了控制压缩错误,我们提出了一项适应性战略,通过将数据分解成一组基于时间的基础和核心的变压器,从一个核心的变压器。我们提出了四个演示案例:(一) 分析性压流,三号流,(一) 分析性压流,(三) 分析性压层,(一) 分析性回流,(三) 分析性回流,(一) 流,(一) 分析性回流,(一) 流, 流, 流, 流, 流, 流, 流, 流, 流, 流, 流, 流, 流, 流, 流, 流, 流, 流, (一) (一) (一) (一) (一) (一) 流, (一) (一) 流, (一) 流, (一), (一) 流, (一流, (一) 流, (一) 流, (一) (一) 流, (一) ) 流, (一) ) ) 流, (一) 流, (一) 流, (一) 流, (一) 流, (一) 流, (一) 流, (一) 流, (一) 流, (一) 流, (一) 流, (一) 流, (一) 流, (一), (一) 流, (一), (一), (一),