Computing partial differential equation (PDE) operators via nested backpropagation is expensive, yet popular, and severely restricts their utility for scientific machine learning. Recent advances, like the forward Laplacian and randomizing Taylor mode automatic differentiation (AD), propose forward schemes to address this. We introduce an optimization technique for Taylor mode that 'collapses' derivatives by rewriting the computational graph, and demonstrate how to apply it to general linear PDE operators, and randomized Taylor mode. The modifications simply require propagating a sum up the computational graph, which could -- or should -- be done by a machine learning compiler, without exposing complexity to users. We implement our collapsing procedure and evaluate it on popular PDE operators, confirming it accelerates Taylor mode and outperforms nested backpropagation.


翻译:通过嵌套反向传播计算偏微分方程(PDE)算子的成本高昂,但该方法仍被广泛使用,这严重限制了其在科学机器学习中的实用性。近期进展,如前向拉普拉斯算子和随机化泰勒模式自动微分(AD),提出了前向方案以解决此问题。我们引入了一种针对泰勒模式的优化技术,通过重写计算图来“坍缩”导数,并展示了如何将其应用于一般线性PDE算子及随机化泰勒模式。这些修改仅需沿计算图传播一个求和运算,可由机器学习编译器自动完成,无需向用户暴露复杂性。我们实现了坍缩过程,并在常用PDE算子上进行评估,证实其能加速泰勒模式并优于嵌套反向传播。

0
下载
关闭预览

相关内容

【NeurIPS2024】几何轨迹扩散模型
专知会员服务
24+阅读 · 2024年10月20日
【NeurIPS2022】SparCL:边缘稀疏持续学习
专知会员服务
24+阅读 · 2022年9月22日
专知会员服务
15+阅读 · 2021年9月11日
【NAACL2021】信息解缠正则化持续学习的文本分类
专知会员服务
22+阅读 · 2021年4月11日
【NeurIPS2019】图变换网络:Graph Transformer Network
CosFace: Large Margin Cosine Loss for Deep Face Recognition论文笔记
统计学习与视觉计算组
44+阅读 · 2018年4月25日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2016年12月31日
国家自然科学基金
1+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
6+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 11月16日
VIP会员
相关VIP内容
【NeurIPS2024】几何轨迹扩散模型
专知会员服务
24+阅读 · 2024年10月20日
【NeurIPS2022】SparCL:边缘稀疏持续学习
专知会员服务
24+阅读 · 2022年9月22日
专知会员服务
15+阅读 · 2021年9月11日
【NAACL2021】信息解缠正则化持续学习的文本分类
专知会员服务
22+阅读 · 2021年4月11日
相关基金
国家自然科学基金
1+阅读 · 2016年12月31日
国家自然科学基金
1+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
6+阅读 · 2014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