For many linear and nonlinear systems that arise from the discretization of partial differential equations the construction of an efficient multigrid solver is a challenging task. Here we present a novel approach for the optimization of geometric multigrid methods that is based on evolutionary computation, a generic program optimization technique inspired by the principle of natural evolution. A multigrid solver is represented as a tree of mathematical expressions which we generate based on a tailored grammar. The quality of each solver is evaluated in terms of convergence and compute performance using automated local Fourier analysis (LFA) and roofline performance modeling, respectively. Based on these objectives a multi-objective optimization is performed using strongly typed genetic programming with a non-dominated sorting based selection. To evaluate the model-based prediction and to target concrete applications, scalable implementations of an evolved solver can be automatically generated with the ExaStencils framework. We demonstrate our approach by constructing multigrid solvers for the steady-state heat equation with constant and variable coefficients that consistently perform better than common V- and W-cycles.


翻译:对于部分差异方程式离散产生的许多线性和非线性系统而言,建造高效的多电格求解器是一项具有挑战性的任务。在这里,我们介绍了一种基于进化计算、一种受自然进化原则启发的通用程序优化技术的优化几何多格方法的新颖方法。多格求解器代表着一棵我们根据量身定制的语法生成的数学表达方式的树。每个求解器的质量分别用自动的本地Fourier分析(LFA)和屋顶性能模型来从趋同和计算性能的角度进行评估。基于这些目标,采用非主排序法选择的强烈打字的遗传程序进行多目标优化。为了评估基于模型的预测并针对具体应用,可以用ExaStencils框架自动生成进化的进化求解器的可缩放实施。我们展示了我们的方法,即为稳定状态的热方程式建造多格求解器,其常值和可变系数比通用的V和W周期更好。

0
下载
关闭预览

相关内容

【课程推荐】 深度学习中的几何(Geometry of Deep Learning)
专知会员服务
54+阅读 · 2019年11月10日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
143+阅读 · 2019年10月12日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
167+阅读 · 2019年10月11日
【新书】Python编程基础,669页pdf
专知会员服务
186+阅读 · 2019年10月10日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
89+阅读 · 2019年10月10日
MIT新书《强化学习与最优控制》
专知会员服务
270+阅读 · 2019年10月9日
强化学习三篇论文 避免遗忘等
CreateAMind
19+阅读 · 2019年5月24日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
25+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
15+阅读 · 2018年12月24日
Disentangled的假设的探讨
CreateAMind
9+阅读 · 2018年12月10日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
Adversarial Variational Bayes: Unifying VAE and GAN 代码
CreateAMind
7+阅读 · 2017年10月4日
Auto-Encoding GAN
CreateAMind
7+阅读 · 2017年8月4日
强化学习 cartpole_a3c
CreateAMind
9+阅读 · 2017年7月21日
Arxiv
13+阅读 · 2019年1月26日
Few Shot Learning with Simplex
Arxiv
5+阅读 · 2018年7月27日
Arxiv
3+阅读 · 2018年6月18日
Arxiv
8+阅读 · 2018年5月15日
Arxiv
9+阅读 · 2018年3月28日
Arxiv
5+阅读 · 2017年12月14日
VIP会员
相关VIP内容
【课程推荐】 深度学习中的几何(Geometry of Deep Learning)
专知会员服务
54+阅读 · 2019年11月10日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
143+阅读 · 2019年10月12日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
167+阅读 · 2019年10月11日
【新书】Python编程基础,669页pdf
专知会员服务
186+阅读 · 2019年10月10日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
89+阅读 · 2019年10月10日
MIT新书《强化学习与最优控制》
专知会员服务
270+阅读 · 2019年10月9日
相关资讯
强化学习三篇论文 避免遗忘等
CreateAMind
19+阅读 · 2019年5月24日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
25+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
15+阅读 · 2018年12月24日
Disentangled的假设的探讨
CreateAMind
9+阅读 · 2018年12月10日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
Adversarial Variational Bayes: Unifying VAE and GAN 代码
CreateAMind
7+阅读 · 2017年10月4日
Auto-Encoding GAN
CreateAMind
7+阅读 · 2017年8月4日
强化学习 cartpole_a3c
CreateAMind
9+阅读 · 2017年7月21日
相关论文
Arxiv
13+阅读 · 2019年1月26日
Few Shot Learning with Simplex
Arxiv
5+阅读 · 2018年7月27日
Arxiv
3+阅读 · 2018年6月18日
Arxiv
8+阅读 · 2018年5月15日
Arxiv
9+阅读 · 2018年3月28日
Arxiv
5+阅读 · 2017年12月14日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员