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Performance of numerical algorithms for low-rank tensor operations in tensor-train / matrix-product-states format

Röhrig-Zöllner, Melven (2023) Performance of numerical algorithms for low-rank tensor operations in tensor-train / matrix-product-states format. Computational and Data Science Seminar, 2023-11-21, Jülich, Deutschland.

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Kurzfassung

This talk discusses the node-level performance of numerical algorithms for handling high-dimensional problems in a compressed tensor format. It focusses on two problems in particular: (1) approximating large (dense) data (lossy compression) and (2) solving linear systems in the tensor-train  / matrix-product states format. For both problems, we optimize the required underlying linear algebra operations, respectively the mapping of the high-level algorithm to (potentially less accurate) lower-level operations. In particular, we suggest improvements for costly orthogonalization and truncation steps based on a high-performance implementation of a "Q-less" tall-skinny QR decomposition. Further optimizations for solving linear systems include memory layout optimizations for faster tensor contractions and a simple generic preconditioner. We show performance results on todays multi-core CPUs where we obtain a speedup of up ~50x over the reference implementation for the lossy compression, and up to ~5x for solving linear systems.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/200461/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Performance of numerical algorithms for low-rank tensor operations in tensor-train / matrix-product-states format
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Röhrig-Zöllner, MelvenMelven.Roehrig-Zoellner (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-9851-5886NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:21 November 2023
Referierte Publikation:Nein
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Status:veröffentlicht
Stichwörter:HPC, linear algebra, tensor operations
Veranstaltungstitel:Computational and Data Science Seminar
Veranstaltungsort:Jülich, Deutschland
Veranstaltungsart:Andere
Veranstaltungsdatum:21 November 2023
Veranstalter :Jülich Supercomputing Centre (JSC) - Computational Science and Federated Systems and Data
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Technik für Raumfahrtsysteme
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R SY - Technik für Raumfahrtsysteme
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Aufgaben SISTEC
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Softwaretechnologie
Institut für Softwaretechnologie > High-Performance Computing
Hinterlegt von: Röhrig-Zöllner, Melven
Hinterlegt am:06 Dez 2023 11:15
Letzte Änderung:07 Mai 2024 09:21

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