Fast Matrix Multiplication Without Tears: A Constraint Programming Approach
Notice bibliographique
Résumé
It is known that the multiplication of an N × M matrix with an M × P matrix can be performed using fewer multiplications than what the naive NMP approach suggests. The most famous instance of this is Strassen’s algorithm for multiplying 2× 2 matrices in 7 instead of 8 multiplications. This gives rise to the constraint satisfaction problem of fast matrix multiplication, where a set of R < NMP multiplication terms must be chosen and combined such that they satisfy correctness constraints on the output matrix. Despite its highly combinatorial nature, this problem has not been exhaustively examined from that perspective, as evidenced for example by the recent deep reinforcement learning approach of AlphaTensor. In this work, we propose a simple yet novel Constraint Programming approach to find algorithms for fast matrix multiplication or provide proof of infeasibility otherwise. We propose a set of symmetry-breaking constraints and valid inequalities that are particularly helpful in proving infeasibility. On the feasible side, we find that exploiting solver performance variability in conjunction with a sparsity-based problem decomposition enables finding solutions for larger (feasible) instances of fast matrix multiplication. Our experimental results using CP Optimizer demonstrate that we can find fast matrix multiplication algorithms for matrices up to 3× 3 with R = 23 in a short amount of time.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi 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.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,004 | 0,018 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,002 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,002 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,002 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,003 |
| Communication savante | 0,003 | 0,004 |
| Science ouverte | 0,003 | 0,003 |
| Intégrité de la recherche | 0,002 | 0,005 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,013 | 0,002 |
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.
score_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 découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».