OAC Core: Small: Scalable Non-linear Dimensionality Reduction Methods to Accelerate Scientific Discovery

OAC 核心:小型:加速科学发现的可扩展非线性降维方法

基本信息

  • 批准号:
    1910539
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 49.98万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2019
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2019-05-01 至 2023-04-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The progress in science and engineering increasingly depends on our ability to analyze massive amounts of observed and simulated data. The vast majority of this data, coming from high-performance high-fidelity simulations, high-resolution sensors, or Internet connected devices, arise from physical processes that, while complex and nonlinear, depend on only few parameters. However, these low-dimension parameters are often hidden in the deluge of high-dimensional data, and are frequently impossible to discover, and thus reason about, by the existing methods. This project will develop new efficient methods to help scientists and engineers, especially in manufacturing and robotics, to simplify complex data such that dynamic processes underlying the data can be better represented, understood and controlled. By leveraging nation?s advanced cyberinfrastructure, these methods will accelerate pace of materials design, reduce the cost and time-to-market of tailored devices, and aid the design, control, and operation of new complex robotic systems. The research outcomes of the project are closely integrated with the educational components, to train the next generation of scientists and engineers on these new technologies, resulting in a skilled and globally competent workforce, especially in the high-priority areas of Artificial Intelligence, Data Science, and Scientific Computing. This project thus promotes advancement of science, welfare and prosperity, as stated by NSF's mission.This multidisciplinary research project aims at developing scalable end-to-end non-linear dimensionality reduction based solutions to accurately learn the dynamic behavior of complex systems. To this end the project introduces new parallel primitives and algorithmic innovations to enable deployment of non-linear spectral dimensionality reduction (NLSDR) and manifold learning methods on the next generation extreme scale computing systems. The project is based on the following key components: i) development of novel locality-aware data distribution and task scheduling strategies for individual NLSDR building blocks taking into account their inter-dependencies when executing in distributed memory environments such as Message Passing Interface and Map/Reduce clusters of multi-core processors, ii) design of new algorithmic strategies to manage data influx while maintaining crucial properties of the sub-manifold characterized by the data, and, iii) development of end-to-end solutions for two transformative example applications pertaining to advanced manufacturing and robotics.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
科学和工程的进步越来越依赖于我们分析大量观测和模拟数据的能力。这些数据中的绝大多数来自高性能的高保真模拟、高分辨率传感器或连接互联网的设备,这些数据来自物理过程,尽管复杂和非线性,但只依赖于少数参数。然而,这些低维参数往往隐藏在高维数据的洪流中,通常不可能被现有方法发现,从而无法推理。该项目将开发新的有效方法来帮助科学家和工程师,特别是制造业和机器人领域的科学家和工程师,简化复杂的数据,以便更好地表示、理解和控制数据背后的动态过程。通过利用国家-S先进的网络基础设施,这些方法将加快材料设计的步伐,降低定制设备的成本和上市时间,并帮助设计、控制和操作新的复杂机器人系统。该项目的研究成果与教育部分紧密结合,以培训下一代科学家和工程师掌握这些新技术,从而培养出一支熟练的、全球胜任的劳动力队伍,特别是在人工智能、数据科学和科学计算等高度优先的领域。这个多学科研究项目的目的是开发可扩展的端到端非线性降维解决方案,以准确学习复杂系统的动态行为。为此,该项目引入了新的并行基元和算法创新,以使能够在下一代极端规模计算系统上部署非线性谱降维(NLSDR)和多种学习方法。该项目基于以下关键组件:i)为各个NLSDR构建块开发新的局部性感知数据分发和任务调度策略,考虑到它们在分布式存储环境中执行时的相互依赖关系,例如多核处理器的消息传递接口和映射/还原集群;ii)设计新的算法策略来管理数据流入,同时保持以数据为特征的子流形的关键属性;以及,Iii)为两个与先进制造和机器人相关的变革性示例应用程序开发端到端解决方案。该奖项反映了NSF的法定使命,并通过使用基金会的智力优势和更广泛的影响审查标准进行评估,被认为值得支持。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
How important is microstructural feature selection for data-driven structure-property mapping?
微观结构特征选择对于数据驱动的结构-性能映射有多重要?
  • DOI:
    10.1557/s43579-021-00147-4
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    1.9
  • 作者:
    Liu, Hao;Yucel, Berkay;Wheeler, Daniel;Ganapathysubramanian, Baskar;Kalidindi, Surya R.;Wodo, Olga
  • 通讯作者:
    Wodo, Olga
Learning Manifolds from Dynamic Process Data
从动态过程数据中学习流形
  • DOI:
    10.3390/a13020030
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.3
  • 作者:
    Schoeneman, Frank;Chandola, Varun;Napp, Nils;Wodo, Olga;Zola, Jaroslaw
  • 通讯作者:
    Zola, Jaroslaw
Solving All-Pairs Shortest-Paths Problem in Large Graphs Using Apache Spark
使用 Apache Spark 解决大型图中的全对最短路径问题
Efficient Execution of Dynamic Programming Algorithms on Apache Spark
Graph-based Strategy for Establishing Morphology Similarity
基于图的建立形态相似性的策略
{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Jaroslaw Zola其他文献

COMODO: Configurable morphology distance operator
  • DOI:
    10.1016/j.commatsci.2024.113208
  • 发表时间:
    2024-09-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
  • 作者:
    Parth Desai;Namit Juneja;Varun Chandola;Jaroslaw Zola;Olga Wodo
  • 通讯作者:
    Olga Wodo
SCoOL - Scalable Common Optimization Library
SCoOL - 可扩展的通用优化库

Jaroslaw Zola的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Jaroslaw Zola', 18)}}的其他基金

Mentoring the Next Generation of Parallel Processing Researchers at IEEE-CSTCPP Sponsored Conferences
在 IEEE-CSTCPP 赞助的会议上指导下一代并行处理研究人员
  • 批准号:
    1937369
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 49.98万
  • 项目类别:
    Standard Grant
CAREER: Scalable Software and Algorithmic Infrastructure for Probabilistic Graphical Modeling
职业:用于概率图形建模的可扩展软件和算法基础设施
  • 批准号:
    1845840
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 49.98万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
CNS Core: Small: Rethinking the Software Architecture for Mobile DNA Analysis
CNS 核心:小型:重新思考移动 DNA 分析的软件架构
  • 批准号:
    1910193
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 49.98万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: Mentoring the Next Generation of Parallel Processing Researchers at IPDPS and other IEEE-CSTCPP Sponsored Conferences
协作研究:在 IPDPS 和其他 IEEE-CSTCPP 赞助的会议上指导下一代并行处理研究人员
  • 批准号:
    1832257
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    $ 49.98万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Student Travel Support: ACM International Workshop on Big Data in Life Sciences, Seattle, WA, October 2, 2016
学生旅行支持:ACM 国际生命科学大数据研讨会,华盛顿州西雅图,2016 年 10 月 2 日
  • 批准号:
    1638757
  • 财政年份:
    2016
  • 资助金额:
    $ 49.98万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: Student Travel Support: International Workshop on Big Data in Life Sciences, Newport Beach, CA, September 20, 2014
合作研究:学生旅行支持:生命科学大数据国际研讨会,加利福尼亚州纽波特比奇,2014 年 9 月 20 日
  • 批准号:
    1444794
  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    $ 49.98万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: CDS&E: Sculpting fluid flow using a programmed sequence of micro-pillars
合作研究:CDS
  • 批准号:
    1460244
  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    $ 49.98万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: Student Travel Support: International Workshop on Big Data in Life Sciences, Newport Beach, CA, September 20, 2014
合作研究:学生旅行支持:生命科学大数据国际研讨会,加利福尼亚州纽波特比奇,2014 年 9 月 20 日
  • 批准号:
    1461484
  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    $ 49.98万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: CDS&E: Sculpting fluid flow using a programmed sequence of micro-pillars
合作研究:CDS
  • 批准号:
    1307743
  • 财政年份:
    2013
  • 资助金额:
    $ 49.98万
  • 项目类别:
    Standard Grant

相似国自然基金

胆固醇羟化酶CH25H非酶活依赖性促进乙型肝炎病毒蛋白Core及Pre-core降解的分子机制研究
  • 批准号:
    82371765
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    50 万元
  • 项目类别:
    面上项目
锕系元素5f-in-core的GTH赝势和基组的开发
  • 批准号:
    22303037
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
基于合成致死策略搭建Core-matched前药共组装体克服肿瘤耐药的机制研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    52 万元
  • 项目类别:
鼠伤寒沙门氏菌LPS core经由CD209/SphK1促进树突状细胞迁移加重炎症性肠病的机制研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
肌营养不良蛋白聚糖Core M3型甘露糖肽的精确制备及功能探索
  • 批准号:
    92053110
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    70.0 万元
  • 项目类别:
    重大研究计划
Core-1-O型聚糖黏蛋白缺陷诱导胃炎发生并介导慢性胃炎向胃癌转化的分子机制研究
  • 批准号:
    81902805
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    20.5 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
原始地球增生晚期的Core-merging大碰撞事件:地核增生、核幔平衡与核幔边界结构的新认识
  • 批准号:
    41973063
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    65.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
RBM38通过协助Pol-ε结合、招募core调控HBV复制
  • 批准号:
    31900138
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    24.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
CORDEX-CORE区域气候模拟与预估研讨会
  • 批准号:
    41981240365
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    1.5 万元
  • 项目类别:
    国际(地区)合作与交流项目

相似海外基金

Collaborative Research: OAC Core: Small: Anomaly Detection and Performance Optimization for End-to-End Data Transfers at Scale
协作研究:OAC 核心:小型:大规模端到端数据传输的异常检测和性能优化
  • 批准号:
    2412329
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 49.98万
  • 项目类别:
    Standard Grant
OAC Core: SHF: SMALL: ICURE -- In-situ Analytics with Compressed or Summary Representations for Extreme-Scale Architectures
OAC 核心:SHF:SMALL:ICURE——针对超大规模架构的压缩或摘要表示的原位分析
  • 批准号:
    2333899
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 49.98万
  • 项目类别:
    Standard Grant
OAC Core: SHF: SMALL: ICURE -- In-situ Analytics with Compressed or Summary Representations for Extreme-Scale Architectures
OAC 核心:SHF:SMALL:ICURE——针对超大规模架构的压缩或摘要表示的原位分析
  • 批准号:
    2007775
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 49.98万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: CNS core: OAC core: Small: New Techniques for I/O Behavior Modeling and Persistent Storage Device Configuration
合作研究: CNS 核心:OAC 核心:小型:I/O 行为建模和持久存储设备配置新技术
  • 批准号:
    2008324
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 49.98万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: OAC Core: Small: Anomaly Detection and Performance Optimization for End-to-End Data Transfers at Scale
协作研究:OAC 核心:小型:大规模端到端数据传输的异常检测和性能优化
  • 批准号:
    2007789
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 49.98万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: CNS core: OAC core: Small: New Techniques for I/O Behavior Modeling and Persistent Storage Device Configuration
合作研究: CNS 核心:OAC 核心:小型:I/O 行为建模和持久存储设备配置新技术
  • 批准号:
    2008072
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 49.98万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: OAC Core: Small: Efficient and Policy-driven Burst Buffer Sharing
合作研究:OAC Core:小型:高效且策略驱动的突发缓冲区共享
  • 批准号:
    2008388
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 49.98万
  • 项目类别:
    Standard Grant
OAC Core: Small: Collaborative Research: Conversational Agents for Supporting Sustainable Implementation and Systemic Diffusion of Cyberinfrastructure and Science Gateways
OAC 核心:小型:协作研究:支持网络基础设施和科学网关可持续实施和系统扩散的对话代理
  • 批准号:
    2007100
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 49.98万
  • 项目类别:
    Standard Grant
OAC Core: SMALL: DeepJIMU: Model-Parallelism Infrastructure for Large-scale Deep Learning by Gradient-Free Optimization
OAC 核心:小型:DeepJIMU:通过无梯度优化实现大规模深度学习的模型并行基础设施
  • 批准号:
    2007976
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 49.98万
  • 项目类别:
    Standard Grant
OAC Core: Small: Collaborative Research: Conversational Agents for Supporting Sustainable Implementation and Systemic Diffusion of Cyberinfrastructure and Science Gateways
OAC 核心:小型:协作研究:支持网络基础设施和科学网关可持续实施和系统扩散的对话代理
  • 批准号:
    2006816
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 49.98万
  • 项目类别:
    Standard Grant
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了