In this paper, we introduce the Primal-Dual Conic Programming Solver (PDCS), a large-scale conic programming solver with GPU enhancements. Problems that PDCS currently supports include linear programs, second-order cone programs, convex quadratic programs, and exponential cone programs. PDCS achieves scalability to large-scale problems by leveraging sparse matrix-vector multiplication as its core computational operation, which is both memory-efficient and well-suited for GPU acceleration. The solver is based on the restarted primal-dual hybrid gradient method but further incorporates several enhancements, including adaptive reflected Halpern restarts, adaptive step-size selection, adaptive weight adjustment, and diagonal rescaling. Additionally, PDCS employs a bijection-based method to compute projections onto rescaled cones. Furthermore, cuPDCS is a GPU implementation of PDCS and it implements customized computational schemes that utilize different levels of GPU architecture to handle cones of different types and sizes. Numerical experiments demonstrate that cuPDCS is generally more efficient than state-of-the-art commercial solvers and other first-order methods on large-scale conic program applications, including Fisher market equilibrium problems, Lasso regression, and multi-period portfolio optimization. Furthermore, cuPDCS also exhibits better scalability, efficiency, and robustness compared to other first-order methods on the conic program benchmark dataset CBLIB. These advantages are more pronounced in large-scale, lower-accuracy settings.


翻译:本文介绍了一种基于GPU加速的大规模锥规划求解器——原始-对偶锥规划求解器(PDCS)。PDCS当前支持的问题类型包括线性规划、二阶锥规划、凸二次规划和指数锥规划。该求解器以稀疏矩阵-向量乘法作为核心计算操作,既具备内存效率,又非常适合GPU加速,从而实现了对大规模问题的可扩展性。求解器基于重启的原始-对偶混合梯度方法,并进一步整合了多项增强技术,包括自适应反射式Halpern重启、自适应步长选择、自适应权重调整以及对角重缩放。此外,PDCS采用基于双射的方法来计算重缩放锥上的投影。cuPDCS是PDCS的GPU实现版本,它采用了定制的计算方案,利用GPU架构的不同层级来处理不同类型和尺寸的锥。数值实验表明,在大规模锥规划应用(包括Fisher市场均衡问题、Lasso回归和多周期投资组合优化)中,cuPDCS通常比最先进的商业求解器及其他一阶方法更为高效。此外,在锥规划基准数据集CBLIB上,与其他一阶方法相比,cuPDCS也展现出更好的可扩展性、效率和鲁棒性。这些优势在大规模、低精度需求场景下更为显著。

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
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
163+阅读 · 2019年10月12日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3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
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
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
Arxiv
11+阅读 · 2018年4月8日
VIP会员
相关资讯
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3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
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
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
Top
微信扫码咨询专知VIP会员