Algorithm research focuses primarily on how many operations processors need to do (time complexity). But for many problems, both the runtime and energy used are dominated by memory accesses. In this paper, we present the first broad survey of how algorithmic progress has improved memory usage (space complexity). We analyze 118 of the most important algorithm problems in computer science, reviewing the 800+ algorithms used to solve them. Our results show that space complexity has become much more important in recent years as worries have arisen about memory access bottle-necking performance (the ``memory wall''). In 20% of cases we find that space complexity improvements for large problems (n=1 billion) outpaced improvements in DRAM access speed, suggesting that for these problems algorithmic progress played a larger role than hardware progress in minimizing memory access delays. Increasingly, we also see the emergence of algorithmic Pareto frontiers, where getting better asymptotic time complexity for a problem requires getting worse asymptotic space complexity, and vice-versa. This tension implies that programmers will increasingly need to consider multiple algorithmic options to understand which is best for their particular problem. To help theorists and practitioners alike consider these trade-offs, we have created a reference for them at https://algorithm-wiki.csail.mit.edu.


翻译:算法研究主要关注处理器需要执行多少操作(时间复杂度)。然而对于许多问题,运行时间和能耗主要由内存访问决定。本文首次对算法进展如何改善内存使用(空间复杂度)进行了广泛综述。我们分析了计算机科学中118个最重要的算法问题,回顾了用于解决这些问题的800多种算法。研究结果表明,随着对内存访问性能瓶颈(“内存墙”)的担忧日益凸显,空间复杂度在近年变得愈发重要。在20%的案例中,我们发现针对大规模问题(n=10亿)的空间复杂度改进速度超过了DRAM访问速度的提升,这表明对于这些问题,在最小化内存访问延迟方面,算法进展比硬件进展发挥了更重要的作用。我们还日益观察到算法帕累托前沿的出现:要获得更好的渐近时间复杂度往往需要牺牲渐近空间复杂度,反之亦然。这种张力意味着程序员将越来越需要考虑多种算法选项,以确定最适合其特定问题的方法。为帮助理论研究者与实践者共同权衡这些取舍,我们在https://algorithm-wiki.csail.mit.edu创建了参考资源。

0
下载
关闭预览

相关内容

144页ppt《扩散模型》,Google DeepMind Sander Dieleman
专知会员服务
51+阅读 · 2025年11月21日
信息检索中模型架构综述
专知会员服务
19+阅读 · 2025年2月23日
LLM4SR:关于大规模语言模型在科学研究中的应用综述
专知会员服务
42+阅读 · 2025年1月9日
小型语言模型综述
专知会员服务
54+阅读 · 2024年10月29日
《计算流体力学中的机器学习最新进展》综述
专知会员服务
36+阅读 · 2024年8月24日
专知会员服务
38+阅读 · 2021年5月10日
Python分布式计算,171页pdf,Distributed Computing with Python
专知会员服务
108+阅读 · 2020年5月3日
深度学习视频中多目标跟踪:论文综述
专知会员服务
94+阅读 · 2019年10月13日
基于深度学习的数据融合方法研究综述
专知
37+阅读 · 2020年12月10日
深度多模态表示学习综述论文,22页pdf
专知
33+阅读 · 2020年6月21日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
8+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
4+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
1+阅读 · 2015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
2+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
176+阅读 · 2023年4月20日
A Survey of Large Language Models
Arxiv
501+阅读 · 2023年3月31日
Arxiv
83+阅读 · 2023年3月26日
Arxiv
182+阅读 · 2023年3月24日
Arxiv
27+阅读 · 2023年3月17日
VIP会员
最新内容
2025年大语言模型进展报告
专知会员服务
1+阅读 · 今天13:30
多智能体协作机制
专知会员服务
1+阅读 · 今天13:26
非对称优势:美海军开发低成本反无人机技术
专知会员服务
4+阅读 · 今天4:39
《美战争部小企业创新研究(SBIR)计划》
专知会员服务
6+阅读 · 今天2:48
《军事模拟:将军事条令与目标融入AI智能体》
专知会员服务
9+阅读 · 今天2:43
【NTU博士论文】3D人体动作生成
专知会员服务
7+阅读 · 4月24日
以色列军事技术对美国军力发展的持续性赋能
专知会员服务
8+阅读 · 4月24日
《深度强化学习在兵棋推演中的应用》40页报告
专知会员服务
14+阅读 · 4月24日
《多域作战面临复杂现实》
专知会员服务
10+阅读 · 4月24日
《印度的多域作战:条令与能力发展》报告
专知会员服务
5+阅读 · 4月24日
相关VIP内容
144页ppt《扩散模型》,Google DeepMind Sander Dieleman
专知会员服务
51+阅读 · 2025年11月21日
信息检索中模型架构综述
专知会员服务
19+阅读 · 2025年2月23日
LLM4SR:关于大规模语言模型在科学研究中的应用综述
专知会员服务
42+阅读 · 2025年1月9日
小型语言模型综述
专知会员服务
54+阅读 · 2024年10月29日
《计算流体力学中的机器学习最新进展》综述
专知会员服务
36+阅读 · 2024年8月24日
专知会员服务
38+阅读 · 2021年5月10日
Python分布式计算,171页pdf,Distributed Computing with Python
专知会员服务
108+阅读 · 2020年5月3日
深度学习视频中多目标跟踪:论文综述
专知会员服务
94+阅读 · 2019年10月13日
相关基金
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
8+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
4+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
1+阅读 · 2015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
2+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员