We develop a general framework for finding approximately-optimal preconditioners for solving linear systems. Leveraging this framework we obtain improved runtimes for fundamental preconditioning and linear system solving problems including the following. We give an algorithm which, given positive definite $\mathbf{K} \in \mathbb{R}^{d \times d}$ with $\mathrm{nnz}(\mathbf{K})$ nonzero entries, computes an $\epsilon$-optimal diagonal preconditioner in time $\widetilde{O}(\mathrm{nnz}(\mathbf{K}) \cdot \mathrm{poly}(\kappa^\star,\epsilon^{-1}))$, where $\kappa^\star$ is the optimal condition number of the rescaled matrix. We give an algorithm which, given $\mathbf{M} \in \mathbb{R}^{d \times d}$ that is either the pseudoinverse of a graph Laplacian matrix or a constant spectral approximation of one, solves linear systems in $\mathbf{M}$ in $\widetilde{O}(d^2)$ time. Our diagonal preconditioning results improve state-of-the-art runtimes of $\Omega(d^{3.5})$ attained by general-purpose semidefinite programming, and our solvers improve state-of-the-art runtimes of $\Omega(d^{\omega})$ where $\omega > 2.3$ is the current matrix multiplication constant. We attain our results via new algorithms for a class of semidefinite programs (SDPs) we call matrix-dictionary approximation SDPs, which we leverage to solve an associated problem we call matrix-dictionary recovery.


翻译:我们开发了一个通用框架,用于寻找近似最优的预处理器,以求解线性系统。利用这一框架,我们在基本预处理和线性系统求解问题上获得了改进的运行时间,包括以下内容:我们提出了一种算法,给定正定矩阵 $\mathbf{K} \in \mathbb{R}^{d \times d}$,其非零元素个数为 $\mathrm{nnz}(\mathbf{K})$,可在时间 $\widetilde{O}(\mathrm{nnz}(\mathbf{K}) \cdot \mathrm{poly}(\kappa^\star,\epsilon^{-1}))$ 内计算出一个 $\epsilon$ 最优的对角预处理器,其中 $\kappa^\star$ 是缩放后矩阵的最优条件数。我们给出了一种算法,给定 $\mathbf{M} \in \mathbb{R}^{d \times d}$,该矩阵要么是图拉普拉斯矩阵的伪逆,要么是其常数谱近似,可在 $\widetilde{O}(d^2)$ 时间内求解 $\mathbf{M}$ 中的线性系统。我们的对角预处理结果改进了通用半定规划达到的最优运行时间 $\Omega(d^{3.5})$,而我们的求解器改进了当前矩阵乘法常数为 $\omega > 2.3$ 时的最优运行时间 $\Omega(d^{\omega})$。我们通过一类称为矩阵字典近似半定规划(SDPs)的新算法来实现这些结果,并利用这些算法解决一个相关的问题——矩阵字典恢复。

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
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25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
47+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
3+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
The Missing U for Efficient Diffusion Models
Arxiv
0+阅读 · 2023年12月15日
Arxiv
11+阅读 · 2019年4月15日
Arxiv
13+阅读 · 2019年4月9日
Exploring Visual Relationship for Image Captioning
Arxiv
15+阅读 · 2018年9月19日
VIP会员
最新内容
BES:让语言模型通过双向进化搜索自我改进
专知会员服务
2+阅读 · 5月30日
以色列-美国-伊朗战争中的无人机:关键要点
专知会员服务
4+阅读 · 5月30日
《Palantir任务保障性软件安全标准(MA-S2)》
专知会员服务
9+阅读 · 5月30日
基于声学的无人机检测技术综述
专知会员服务
6+阅读 · 5月30日
《当代混合战争分析框架:俄乌战争经验教训》
战略前沿人工智能的再思考(中文)
专知会员服务
8+阅读 · 5月29日
《量化地基防空系统间接效应的博弈论方法》
专知会员服务
6+阅读 · 5月29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
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25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
相关论文
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
47+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
3+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
Top
微信扫码咨询专知VIP会员