In this work, we explore the Ising spin glass model as a solution methodology for hard combinatorial optimization problems using the general purpose GPU (GPGPU). The Ising model is a mathematical model of ferromagnetism in statistical mechanics. Ising computing finds a minimum energy state for the Ising model which essentially corresponds to the expected optimal solution of the original problem. Ising computing is one of the proposed applications for quantum annealing computing and many combinatorial optimization problems can be mapped into the Ising model. In our work, we focus on the max-cut problem as it is relevant to many VLSI physical design problems. Our method is motivated by the observation that Ising computing by the annealing process is very amenable to fine-grain GPU based parallel computing. We will illustrate how the natural randomness of GPU thread scheduling can be exploited during the annealing process to create random update patterns and allow better GPU resource utilization. Furthermore, the proposed GPU-based Ising computing can handle any general Ising graph with arbitrary connections, which was shown to be difficult for existing FPGA and other hardware based implementation methods. Numerical results show that the proposed GPU Ising max-cut solver can deliver more than 2000X speedup over the CPU version of the algorithm on some large examples, which shows huge performance improvement potential for addressing many hard optimization algorithms for practical VLSI physical design.


翻译:在这项工作中,我们利用通用 GPU (GPGPU) 探索Ising 旋转玻璃模型,作为硬组合优化问题的解决方案。Ising 模型是统计机械中铁磁学的数学模型。Ising 计算为Ising 模型找到一个与最初问题的预期最佳解决方案基本相对应的最小能源状态。 计算是拟议中的量子反射计算应用之一, 许多组合优化问题可以映射到Ising 模型中。 在我们的工作中,我们侧重于与许多 VLSI 物理设计问题相关的最大切割问题。我们的方法动力是观察到用 Annealing 进程进行计算非常适合基于统计机械化的GPU的数学模型。 我们将说明如何利用GPU的自然随机性线列时间来创建随机更新模式,使GPU资源得到更好的利用。 此外,基于 GPU的Iing 计算可以处理任何带有任意连接的通用Ising 图表, 这对现有的 FPGA 和其他基于硬件的改进速度方法来说是困难的。

0
下载
关闭预览

相关内容

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
2019年机器学习框架回顾
专知会员服务
36+阅读 · 2019年10月11日
【新书】Python编程基础,669页pdf
专知会员服务
197+阅读 · 2019年10月10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
【SIGIR2018】五篇对抗训练文章
专知
12+阅读 · 2018年7月9日
条件GAN重大改进!cGANs with Projection Discriminator
CreateAMind
8+阅读 · 2018年2月7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
Auto-Encoding GAN
CreateAMind
7+阅读 · 2017年8月4日
Arxiv
3+阅读 · 2017年10月1日
VIP会员
最新内容
《无人机革命:来自俄乌战场的启示》(报告)
专知会员服务
2+阅读 · 今天6:48
《实现联合作战能力所需的技术》58页报告
专知会员服务
1+阅读 · 今天6:30
以色列运用人工智能优化空袭警报系统
专知会员服务
0+阅读 · 今天6:20
以色列在多条战线部署AI智能体
专知会员服务
1+阅读 · 今天6:12
2025年大语言模型进展报告
专知会员服务
13+阅读 · 4月25日
多智能体协作机制
专知会员服务
12+阅读 · 4月25日
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
9+阅读 · 4月25日
《美战争部小企业创新研究(SBIR)计划》
专知会员服务
8+阅读 · 4月25日
《军事模拟:将军事条令与目标融入AI智能体》
专知会员服务
12+阅读 · 4月25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
【SIGIR2018】五篇对抗训练文章
专知
12+阅读 · 2018年7月9日
条件GAN重大改进!cGANs with Projection Discriminator
CreateAMind
8+阅读 · 2018年2月7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
Auto-Encoding GAN
CreateAMind
7+阅读 · 2017年8月4日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员