CDS&E: Collaborative Research: Hierarchical Kernel Matrices for Scientific and Data Applications

CDS

基本信息

  • 批准号:
    2003720
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 30.58万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2020
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2020-10-01 至 2024-09-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Kernel matrices in machine learning and scientific computing describe the relationships between collections of points which may represent various types of information. The increasing size of data sets in various disciplines and the increasing computational capability of computer hardware make it essential that our algorithms and software for kernel matrices are scalable, and that the time it takes for their execution grows linearly or close to linearly, with the problem size. Otherwise, such large-scale data problems may not be tractable. This project addresses the scaling bottlenecks associated with handling the kernel matrix by exploiting a hierarchical structure that is often found in these matrices. By accelerating computations with kernel matrices, this research enables large-scale data analysis and scientific simulation in diverse areas such as uncertainty quantification, integral equation problems, particle simulations, and geostatistics. High-performance software implementing the newly developed methods will be developed in an open-source environment.This project specifically addresses high-dimensional problems, the use of specialized kernel functions in machine learning, and the high initial computational cost of constructing a hierarchical representation for a kernel matrix. New methods developed will be applied to large-scale cases in a scientific application and a machine learning application: Brownian dynamics and Gaussian process regression. In machine learning, the new methods will complement existing large-scale approaches for Gaussian processes. High-performance software will address specific scaling challenges in constructing hierarchical matrices.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.
机器学习和科学计算中的核矩阵描述了可能代表各种类型信息的点集合之间的关系。 在各种学科的数据集的大小和计算机硬件的计算能力的增加,使我们的算法和软件的核心矩阵是可扩展的,它所需要的时间线性增长或接近线性增长,与问题的大小是至关重要的。否则,这种大规模的数据问题可能无法处理。 这个项目解决了与处理内核矩阵相关的缩放瓶颈,方法是利用这些矩阵中经常出现的层次结构。 通过使用核矩阵加速计算,这项研究可以在不同领域进行大规模数据分析和科学模拟,例如不确定性量化,积分方程问题,粒子模拟和地质统计学。 将在开放源代码环境中开发实现新开发方法的高性能软件。该项目专门解决高维问题,在机器学习中使用专门的内核函数,以及为内核矩阵构建分层表示的高初始计算成本。 开发的新方法将应用于科学应用和机器学习应用中的大规模案例:布朗动力学和高斯过程回归。 在机器学习中,新方法将补充现有的高斯过程的大规模方法。 高性能软件将解决在构建层次矩阵时遇到的特定扩展挑战。该奖项反映了NSF的法定使命,并通过使用基金会的知识价值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(11)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
AUTM Flow: Atomic Unrestricted Time Machine for Monotonic Normalizing Flows
AUTM Flow:用于单调归一化流的原子无限制时间机
Fast Deterministic Approximation of Symmetric Indefinite Kernel Matrices with High Dimensional Datasets
高维数据集对称不定核矩阵的快速确定性逼近
parGeMSLR: A parallel multilevel Schur complement low-rank preconditioning and solution package for general sparse matrices
parGeMSLR:用于一般稀疏矩阵的并行多级 Schur 补充低秩预处理和解决方案包
  • DOI:
    10.1016/j.parco.2022.102956
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    1.4
  • 作者:
    Xu, Tianshi;Kalantzis, Vassilis;Li, Ruipeng;Xi, Yuanzhe;Dillon, Geoffrey;Saad, Yousef
  • 通讯作者:
    Saad, Yousef
Proxy-GMRES: Preconditioning via GMRES in Polynomial Space
Proxy-GMRES:通过多项式空间中的 GMRES 进行预处理
Data-Driven Construction of Hierarchical Matrices With Nested Bases
具有嵌套基的分层矩阵的数据驱动构建
  • DOI:
    10.1137/22m1500848
  • 发表时间:
    2023
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.1
  • 作者:
    Cai, Difeng;Huang, Hua;Chow, Edmond;Xi, Yuanzhe
  • 通讯作者:
    Xi, Yuanzhe
{{ 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 }}

Yuanzhe Xi其他文献

Randomized linear solvers for computational architectures with straggling workers
用于具有落后工人的计算架构的随机线性求解器
  • DOI:
  • 发表时间:
    2024
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    V. Kalantzis;Yuanzhe Xi;L. Horesh;Yousef Saad
  • 通讯作者:
    Yousef Saad
Computing Planetary Interior Normal Modes with a Highly Parallel Polynomial Filtering Eigensolver
使用高度并行多项式滤波特征求解器计算行星内部简正模态
PRECONDITIONING VIA GMRES IN POLYNOMIAL SPACE ∗
通过多项式空间中的 GMRES 进行预处理 *
  • DOI:
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    YE Xin;Yuanzhe Xi;Y. Saad
  • 通讯作者:
    Y. Saad
An Airborne Geophysical Survey System Based on CH3-UAV Platform(iUAGSS) and it's Applications
基于CH3-UAV平台的机载物探系统(iUAGSS)及其应用
The Eigenvalues Slicing Library (EVSL): Algorithms, Implementation, and Software
特征值切片库 (EVSL):算法、实现和软件

Yuanzhe Xi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('Yuanzhe Xi', 18)}}的其他基金

Collaborative Research: Robust Acceleration and Preconditioning Methods for Data-Related Applications: Theory and Practice
协作研究:数据相关应用的鲁棒加速和预处理方法:理论与实践
  • 批准号:
    2208412
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 30.58万
  • 项目类别:
    Standard Grant

相似海外基金

Collaborative Research: REU Site: Earth and Planetary Science and Astrophysics REU at the American Museum of Natural History in Collaboration with the City University of New York
合作研究:REU 地点:地球与行星科学和天体物理学 REU 与纽约市立大学合作,位于美国自然历史博物馆
  • 批准号:
    2348998
  • 财政年份:
    2025
  • 资助金额:
    $ 30.58万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: REU Site: Earth and Planetary Science and Astrophysics REU at the American Museum of Natural History in Collaboration with the City University of New York
合作研究:REU 地点:地球与行星科学和天体物理学 REU 与纽约市立大学合作,位于美国自然历史博物馆
  • 批准号:
    2348999
  • 财政年份:
    2025
  • 资助金额:
    $ 30.58万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: Investigating Southern Ocean Sea Surface Temperatures and Freshening during the Late Pliocene and Pleistocene along the Antarctic Margin
合作研究:调查上新世晚期和更新世沿南极边缘的南大洋海面温度和新鲜度
  • 批准号:
    2313120
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 30.58万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: NSFDEB-NERC: Warming's silver lining? Thermal compensation at multiple levels of organization may promote stream ecosystem stability in response to drought
合作研究:NSFDEB-NERC:变暖的一线希望?
  • 批准号:
    2312706
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 30.58万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: Chain Transform Fault: Understanding the dynamic behavior of a slow-slipping oceanic transform system
合作研究:链变换断层:了解慢滑海洋变换系统的动态行为
  • 批准号:
    2318855
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 30.58万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Collaborative Research: Understanding Environmental and Ecological Controls on Carbon Export and Flux Attenuation near Bermuda
合作研究:了解百慕大附近碳输出和通量衰减的环境和生态控制
  • 批准号:
    2318940
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 30.58万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: Deciphering the mechanisms of marine nitrous oxide cycling using stable isotopes, molecular markers and in situ rates
合作研究:利用稳定同位素、分子标记和原位速率破译海洋一氧化二氮循环机制
  • 批准号:
    2319097
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 30.58万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: URoL:ASC: Determining the relationship between genes and ecosystem processes to improve biogeochemical models for nutrient management
合作研究:URoL:ASC:确定基因与生态系统过程之间的关系,以改进营养管理的生物地球化学模型
  • 批准号:
    2319123
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 30.58万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: Subduction Megathrust Rheology: The Combined Roles of On- and Off-Fault Processes in Controlling Fault Slip Behavior
合作研究:俯冲巨型逆断层流变学:断层上和断层外过程在控制断层滑动行为中的综合作用
  • 批准号:
    2319848
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 30.58万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: CyberTraining: Pilot: PowerCyber: Computational Training for Power Engineering Researchers
协作研究:Cyber​​Training:试点:PowerCyber​​:电力工程研究人员的计算培训
  • 批准号:
    2319895
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 30.58万
  • 项目类别:
    Standard Grant
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了