We introduce a new theoretical framework for deriving lower bounds on data movement in bilinear algorithms. Bilinear algorithms are a general representation of fast algorithms for bilinear functions, which include computation of matrix multiplication, convolution, and symmetric tensor contractions. A bilinear algorithm is described by three matrices. Our communication lower bounds are based on quantifying the minimal matrix ranks of matching subsets of columns of these matrices. This infrastructure yields new communication lower bounds for symmetric tensor contraction algorithms, which provide qualitative new insights. Tensor symmetry (invariance under permutation of modes) is common to many applications of tensor computations (e.g., tensor representation of hypergraphs, analysis of high order moments in data, as well as tensors modelling interactions of electrons in computational chemistry). Tensor symmetry enables reduction in representation size as well as arithmetic cost of contractions by factors that scale with the number of equivalent permutations. However, we derive lower bounds showing that these arithmetic cost and memory reductions can necessitate increases in data movement by factors that scale with the size of the tensors.


翻译:我们引入了一个新的理论框架, 用于计算双线算法数据流动的较低界限。 双线算法是双线函数快速算法的一般表示, 包括计算矩阵倍增、 变进和对称感应收缩。 3个矩阵描述了双线算法。 我们的通信较低界限以量化这些矩阵各列相匹配子集的最小矩阵等级为基础。 这种基础设施为提供定性新洞察的对称强收缩算法提供了新的通信较低界限。 线性对称法( 模式变换中的变异) 常见于数计算的许多应用中( 例如, 超光学的变异、 数据中高顺序时间的分析, 以及计算化学中电子数组的数组建模相互作用 ) 。 电量对称使代表规模减少, 缩缩缩的算成本由与等同的定调值数量相比的各种因素计算。 然而, 我们从较低的界限中得出, 这些算术成本和内存减少可能因数因素的大小而增加数据移动。

0
下载
关闭预览

相关内容

【干货书】面向计算科学和工程的Python导论,167页pdf
专知会员服务
41+阅读 · 2021年4月7日
专知会员服务
50+阅读 · 2020年12月14日
Python分布式计算,171页pdf,Distributed Computing with Python
专知会员服务
105+阅读 · 2020年5月3日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
30+阅读 · 2019年10月17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
CCF C类 | DSAA 2019 诚邀稿件
Call4Papers
6+阅读 · 2019年5月13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
Ray RLlib: Scalable 降龙十八掌
CreateAMind
8+阅读 · 2018年12月28日
Hierarchical Disentangled Representations
CreateAMind
4+阅读 · 2018年4月15日
机器学习线性代数速查
机器学习研究会
18+阅读 · 2018年2月25日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
【论文】图上的表示学习综述
机器学习研究会
12+阅读 · 2017年9月24日
Arxiv
0+阅读 · 2021年8月20日
VIP会员
相关资讯
CCF C类 | DSAA 2019 诚邀稿件
Call4Papers
6+阅读 · 2019年5月13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
Ray RLlib: Scalable 降龙十八掌
CreateAMind
8+阅读 · 2018年12月28日
Hierarchical Disentangled Representations
CreateAMind
4+阅读 · 2018年4月15日
机器学习线性代数速查
机器学习研究会
18+阅读 · 2018年2月25日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
【论文】图上的表示学习综述
机器学习研究会
12+阅读 · 2017年9月24日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员