Error-bounded lossy compression has been identified as a promising solution for significantly reducing scientific data volumes upon users' requirements on data distortion. For the existing scientific error-bounded lossy compressors, some of them (such as SPERR and FAZ) can reach fairly high compression ratios and some others (such as SZx, SZ, and ZFP) feature high compression speeds, but they rarely exhibit both high ratio and high speed meanwhile. In this paper, we propose HPEZ with newly-designed interpolations and quality-metric-driven auto-tuning, which features significantly improved compression quality upon the existing high-performance compressors, meanwhile being exceedingly faster than high-ratio compressors. The key contributions lie in the following points: (1) We develop a series of advanced techniques such as interpolation re-ordering, multi-dimensional interpolation, and natural cubic splines to significantly improve compression qualities with interpolation-based data prediction. (2) The auto-tuning module in HPEZ has been carefully designed with novel strategies, including but not limited to block-wise interpolation tuning, dynamic dimension freezing, and Lorenzo tuning. (3) We thoroughly evaluate HPEZ compared with many other compressors on six real-world scientific datasets. Experiments show that HPEZ outperforms other high-performance error-bounded lossy compressors in compression ratio by up to 140% under the same error bound, and by up to 360% under the same PSNR. In parallel data transfer experiments on the distributed database, HPEZ achieves a significant performance gain with up to 40% time cost reduction over the second-best compressor.


翻译:误差有界有损压缩被认定为一种能够根据用户对数据失真的需求显著缩减科学数据体量的有效方案。在现有科学误差有界有损压缩器中,部分算法(如SPERR和FAZ)可实现相当高的压缩比,另一些算法(如SZx、SZ和ZFP)则以高压缩速度著称,但鲜有算法能同时兼具高压缩比与高速度。本文提出HPEZ方法,其采用新设计的插值算法与质量指标驱动的自动调优技术,在显著提升现有高性能压缩器压缩质量的同时,压缩速度远超高压缩比压缩器。核心贡献包括:(1)我们开发了插值重排序、多维插值及自然三次样条等系列先进技术,通过基于插值的数据预测大幅提升压缩质量;(2)HPEZ中的自动调优模块采用创新策略精心设计,包含但不限于分块插值调优、动态维度冻结及Lorenzo调优;(3)我们基于六个真实科学数据集,将HPEZ与多种压缩器进行全面对比评估。实验表明:在相同误差界条件下,HPEZ的压缩比较其他高性能误差有界有损压缩器最高提升140%;在相同峰值信噪比条件下最高提升360%。在分布式数据库的并行数据传输实验中,HPEZ相较性能第二的压缩器实现了最高40%耗时缩减的显著性能增益。

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
【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
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12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
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
2+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2024年1月11日
VIP会员
最新内容
综述 | 3D场景图:开放挑战与未来方向
专知会员服务
3+阅读 · 6月22日
21世纪的无人机战争
专知会员服务
3+阅读 · 6月22日
《量子技术的军事任务技术适配与利用》
专知会员服务
3+阅读 · 6月22日
美国从乌克兰无人机战争中学习经验
专知会员服务
7+阅读 · 6月21日
ICML 2026 | 面向视觉语言模型的语义鲁棒性认证
专知会员服务
5+阅读 · 6月21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
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12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
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
2+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员