Computers calculate transcendental functions by approximating them through the composition of a few limited-precision instructions. For example, an exponential can be calculated with a Taylor series. These approximation methods were developed over the centuries by mathematicians, who emphasized the attainability of arbitrary precision. Computers, however, operate on few limited precision types, such as the popular float32. In this study, we show that when aiming for limited precision, existing approximation methods can be outperformed by programs automatically discovered from scratch by a simple evolutionary algorithm. In particular, over real numbers, our method can approximate the exponential function reaching orders of magnitude more precision for a given number of operations when compared to previous approaches. More practically, over float32 numbers and constrained to less than 1 ULP of error, the same method attains a speedup over baselines by generating code that triggers better XLA/LLVM compilation paths. In other words, in both cases, evolution searched a vast space of possible programs, without knowledge of mathematics, to discover previously unknown optimized approximations to high precision, for the first time. We also give evidence that these results extend beyond the exponential. The ubiquity of transcendental functions suggests that our method has the potential to reduce the cost of scientific computing applications.


翻译:计算机通过组合少量有限精度指令来逼近计算超越函数。例如,指数函数可通过泰勒级数计算。这些逼近方法由数学家历经数百年发展而来,强调任意精度的可实现性。然而,计算机仅使用少数有限精度类型(如流行的float32)运行。本研究表明,当目标为有限精度时,通过简单进化算法从零开始自动发现的程序可超越现有逼近方法。具体而言,在实数域上,我们的方法能在给定运算次数下以数量级更高的精度逼近指数函数。更实际的应用是,在float32数值上且在误差小于1 ULP的约束下,相同方法通过生成触发更优XLA/LLVM编译路径的代码,实现了对基线的加速。换言之,在这两种情况下,进化算法无需数学知识即可在庞大的程序空间中搜索,首次发现了此前未知的高精度优化逼近方法。我们同时给出证据表明,这些结果可推广至指数函数之外。超越函数的普遍性意味着我们的方法有望降低科学计算应用的成本。

0
下载
关闭预览

相关内容

FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
35+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
61+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12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
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5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
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2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
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31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 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
边缘计算的军事应用
专知会员服务
7+阅读 · 8月9日
一种考虑资源机动性的武器目标分配混合算法
专知会员服务
9+阅读 · 8月8日
《多域冲突比较支持模型》60页
专知会员服务
14+阅读 · 8月7日
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5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
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2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
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
相关基金
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31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 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员