A modification of Newton's method for solving systems of $n$ nonlinear equations is presented. The new matrix-free method relies on a given decomposition of the invertible Jacobian of the residual into invertible sparse local Jacobians according to the chain rule of differentiation. It is motivated in the context of local Jacobians with bandwidth $2m+1$ for $m\ll n$. A reduction of the computational cost by $\mathcal{O}(\frac{n}{m})$ can be observed. Supporting run time measurements are presented for the tridiagonal case showing a reduction of the computational cost by $\mathcal{O}(n).$ Generalization yields the combinatorial Matrix-Free Newton Step problem. We prove is NP-completeness and we present several algorithmic components for building methods for its approximate solution. Inspired by adjoint Algorithmic Differentiation the new method shares several challenges for the latter including the DAG Reversal problem. Further challenges are due to combinatorial problems in sparse linear algebra such as Bandwidth or Directed Elimination Ordering.


翻译:提出了一种修正的牛顿方法,用于求解包含n个非线性方程的系统。该新无矩阵方法依赖于根据微分链式法则将残差的可逆雅可比矩阵分解为可逆稀疏局部雅可比矩阵。其动机源于带宽为2m+1(其中m<<n)的局部雅可比矩阵背景。观察到计算成本降低了$\mathcal{O}(\frac{n}{m})$。针对三对角情况给出了支持性运行时间测量,结果显示计算成本降低了$\mathcal{O}(n)$。推广后得到组合无矩阵牛顿步骤问题。我们证明了该问题是NP完全的,并提出了若干算法组件,用于构建其近似解的方法。受伴随算法微分的启发,新方法与后者共享若干挑战,包括有向无环图反转问题。其他挑战则源于稀疏线性代数中的组合问题,例如带宽或直接消元排序。

0
下载
关闭预览

相关内容

南大《优化方法 (Optimization Methods》课程,推荐!
专知会员服务
80+阅读 · 2022年4月3日
专知会员服务
162+阅读 · 2020年1月16日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
182+阅读 · 2019年10月11日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
106+阅读 · 2019年10月9日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
Multi-Task Learning的几篇综述文章
深度学习自然语言处理
15+阅读 · 2020年6月15日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
16+阅读 · 2019年1月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
LibRec 精选:推荐的可解释性[综述]
LibRec智能推荐
10+阅读 · 2018年5月4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
【推荐】GAN架构入门综述(资源汇总)
机器学习研究会
10+阅读 · 2017年9月3日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
VIP会员
最新内容
《防空交战流程的概率建模研究》
专知会员服务
0+阅读 · 35分钟前
ICML 2026 教程 | 数值优化理论还重要吗?
专知会员服务
4+阅读 · 7月26日
ICM 2026 | 陶哲轩:人工智能时代的数学
专知会员服务
7+阅读 · 7月26日
《反无人机交战场景下的战斗归零研究》
专知会员服务
7+阅读 · 7月26日
博士论文 | 用代码结构感知方法推进代码大模型
《决策模型比较研究》
专知会员服务
12+阅读 · 7月25日
相关资讯
Multi-Task Learning的几篇综述文章
深度学习自然语言处理
15+阅读 · 2020年6月15日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
16+阅读 · 2019年1月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
LibRec 精选:推荐的可解释性[综述]
LibRec智能推荐
10+阅读 · 2018年5月4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
【推荐】GAN架构入门综述(资源汇总)
机器学习研究会
10+阅读 · 2017年9月3日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员