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Enregistrement W2395990956

Semantics-aware optimization framework for multi-scale computational methods

2015· article· en· W2395990956 sur OpenAlexaboutno aff
Muhammad Hasan Jamal

Notice bibliographique

RevuePurdue e-Pubs (Purdue University System) · 2015
Typearticle
Langueen
DomaineComputer Science
ThématiqueDistributed and Parallel Computing Systems
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésComputer scienceSemantics (computer science)Scale (ratio)Computational semanticsProgramming languageArtificial intelligenceTheoretical computer scienceOperational semantics
DOInon disponible

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

An important emerging problem domain in computational science and engineering is the development of multi-scale computational methods for complex problems that span multiple spatial and temporal scales. An attractive approach to solving these problems is recursive decomposition: the problem is broken up into a tree of loosely coupled sub-problems which can be solved independently at different scales and granularity and then coupled back together to obtain the desired solution. Given a mesh decomposition, a particular problem can be solved in myriad ways by coupling the sub-problems together in different tree schedules. As we argue in this thesis, the space of possible schedules is vast, the performance gap between an arbitrary schedule and the best schedules is potentially quite large, and the likelihood that a domain scientist can find the best schedule to solve a problem on a particular machine is vanishingly small. Additionally, a given undecomposed mesh can be decomposed into exponentially large number of decompositions. Effective mesh partitioning is essential for good performance of multi-scale computational methods. The computational cost associated with different scales can vary by multiple orders of magnitude. Hence the problem of finding an optimal partitioning of the mesh, choosing appropriate timescales for the partitions, and determining the number of partitions at each timescale is non-trivial. Existing partitioning tools, such as METIS, overlook the constraints posed by multiscale methods, leading to sub-optimal partitions with a high performance penalty. To handle multi-scale problems appropriately, partitioners and schedulers need to be equipped with domain-specific knowledge that helps generate near optimal partitions and coupling schedules. In this thesis, we present a semantics-aware optimization framework that exploits domain-specific knowledge to produce optimized mesh partitioning automatically, and generate efficient coupling schedules to solve these complex multi-scale computational methods using recursive decomposition. Our Framework adopts the inspector executor paradigm, where the problem is inspected and a novel heuristic finds an effective implementation, i.e. decomposition and its scheduling, based on domain properties evaluated by a cost model. Experimental results show that the derived implementation achieves optimal sequential and parallel performance when executed by a parallel run-time system (Cilk). We demonstrate that our cost model is highly correlated with actual application runtime. Mesh decompositions produced by our approach perform as well as, if not better than, decompositions produced by state-of-the-art partitioners, like METIS, and even those that are manually constructed by domain scientists. The schedule generated by our domain-specific heuristic also outperforms alternate scheduling strategies, as well as over 99% of randomly-generated recursive decompositions sampled from the space of possible solutions. We explore two problem domains under solid mechanics, structural dynamics and peridynamics, and show that by using our framework a good domain-specific cost model is all that is required for a broad range of computational applications in each domain without having to rewrite libraries for each domain.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,004
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,006
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Méthodes · Signal consensuel: Méthodes
Score de désaccord entre enseignants0,005
Score d'incertitude au seuil0,021

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0040,006
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,001
Méta-épidémiologie (sens large)0,0020,002
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0010,002
Communication savante0,0030,004
Science ouverte0,0040,005
Intégrité de la recherche0,0020,004
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0050,002

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,068
Tête enseignante GPT0,317
Écart entre enseignants0,249 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreMéthodes

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations0
Publié2015
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Résumé présentoui

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