Compressed Sparse Column (CSC) and Coordinate (COO) are popular compression formats for sparse matrices. However, both CSC and COO are general purpose and cannot take advantage of any of the properties of the data other than sparsity, such as data redundancy. Highly redundant sparse data is common in many machine learning applications, such as genomics, and is often too large for in-core computation using conventional sparse storage formats. In this paper, we present two extensions to CSC: (1) Value-Compressed Sparse Column (VCSC) and (2) Index- and Value-Compressed Sparse Column (IVCSC). VCSC takes advantage of high redundancy within a column to further compress data up to 3-fold over COO and 2.25-fold over CSC, without significant negative impact to performance characteristics. IVCSC extends VCSC by compressing index arrays through delta encoding and byte-packing, achieving a 10-fold decrease in memory usage over COO and 7.5-fold decrease over CSC. Our benchmarks on simulated and real data show that VCSC and IVCSC can be read in compressed form with little added computational cost. These two novel compression formats offer a broadly useful solution to encoding and reading redundant sparse data.


翻译:压缩稀疏列(CSC)和坐标(COO)是稀疏矩阵的常用压缩格式。然而,CSC 和 COO 均为通用格式,除稀疏性外无法利用数据的其他特性(例如数据冗余)。在基因组学等许多机器学习应用中,高度冗余的稀疏数据十分常见,且此类数据通常因使用传统稀疏存储格式而过大,无法进行内核计算。本文提出 CSC 的两种扩展格式:(1)值压缩稀疏列(VCSC)和(2)索引与值压缩稀疏列(IVCSC)。VCSC 利用列内的高冗余性进一步压缩数据,相比 COO 最多可实现 3 倍压缩,相比 CSC 最多实现 2.25 倍压缩,且不会对性能特征产生显著负面影响。IVCSC 通过增量编码和字节打包压缩索引数组,在内存使用上相比 COO 减少 10 倍,相比 CSC 减少 7.5 倍。在模拟和真实数据上的基准测试表明,VCSC 和 IVCSC 能以极低的附加计算成本直接读取压缩数据。这两种新型压缩格式为编码和读取冗余稀疏数据提供了广泛适用的解决方案。

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
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+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
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
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
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
可解释的CNN
CreateAMind
18+阅读 · 2017年10月5日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26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
3+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
2+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
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
Arxiv
0+阅读 · 2023年10月24日
Arxiv
22+阅读 · 2021年12月2日
VIP会员
最新内容
战力倍增器:自主武器系统与乌克兰及加沙冲突
人工智能赋能战场情报:提速决策进程
专知会员服务
1+阅读 · 7月17日
《拥抱新兴技术:面向未来军官的教育革新》
专知会员服务
4+阅读 · 7月17日
《无人地面战车(UGV)的崛起》报告
专知会员服务
7+阅读 · 7月16日
美陆军任务式指挥人工智能解决方案
专知会员服务
13+阅读 · 7月16日
相关VIP内容
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+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
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
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
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
可解释的CNN
CreateAMind
18+阅读 · 2017年10月5日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
相关基金
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
3+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
2+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
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