Multilevel probing methods for approximating selected entries of the matrix inverse on highly parallel heterogeneous architectures

Motivated by the theoretical understanding of localization phenomena in matrix functions, probing methods have been proposed to approximate selected entries of the matrix inverse. In this thesis we focus on the development of novel methods to better balance the work of the procedures that compo...

Πλήρης περιγραφή

Λεπτομέρειες βιβλιογραφικής εγγραφής
Κύριος συγγραφέας: Γεωργίου, Βασίλειος
Άλλοι συγγραφείς: Georgiou, Vasileios
Γλώσσα:English
Έκδοση: 2021
Θέματα:
Διαθέσιμο Online:http://hdl.handle.net/10889/15136
id nemertes-10889-15136
record_format dspace
spelling nemertes-10889-151362022-09-05T20:14:51Z Multilevel probing methods for approximating selected entries of the matrix inverse on highly parallel heterogeneous architectures Πολυεπίπεδες μέθοδοι ανίχνευσης για την προσέγγιση επιλεγμένων στοιχείων του αντιστρόφου μητρώου σε παράλληλες ετερογενείς αρχιτεκτονικές Γεωργίου, Βασίλειος Georgiou, Vasileios Numerical linear algebra Selected inversion High performance computing Probing method Υπολογιστική γραμμική άλγεβρα Υπολογισμός αντιστρόφου Υπολογισμοί υψηλών επιδόσεων Μέθοδοι ανίχνευσης Motivated by the theoretical understanding of localization phenomena in matrix functions, probing methods have been proposed to approximate selected entries of the matrix inverse. In this thesis we focus on the development of novel methods to better balance the work of the procedures that compose algorithms based on probing. We develop multilevel methods that capture the most significant entries of the matrix inverse, in combination with specialized iterative solvers, to speed-up the solution of the linear system with multiple right-hand sides that is generated by probing. Sparse approximate inverses are used for preconditioning, to accelerate the convergence of Krylov iterations, while careful reuse of shared information reduces the number of operations and saves memory.These advancements together with efficient implementations enable the development of a framework for approximating blocks of entries centered around an a priori sparsity pattern.Numerical examples with matrices arising from discretization of PDEs and covariance matrices highlight the effectiveness of the proposed techniques. Η ύπαρξη φαινομένων τοπικότητας' σε συναρτήσεις μητρώων, επέτρεψε την ανάπτυξη των μεθόδων ανίχνευσης, για την προσέγγιση επιλεγμένων στοιχείων του αντιστρόφου μητρώου. Σε αυτή τη διπλωματική εργασία, εξετάζουμε νέες, πολυεπίπεδες μεθόδους ανίχνευσης, ώστε να εξισορροπήσουμε τον φόρτο των διεργασιών που συνιστούν τέτοιου είδους τεχνικές. Σε συνδυασμό με ειδικούς επαναληπτικούς επιλυτές γραμμικών συστημάτων με πολλά δεξιά μέλη, επιτυγχάνεται σημαντική επιτάχυνση στην εύρεση στοιχείων του αντιστρόφου. Τεχνικές προρύθμισης, επαναχρησιμοποίηση πληροφορίας κατά την επίλυση του συστήματος με πολλλα δεξιά μέλη, σε συνδυασμό με αποδοτικές υλοποιήσεις, οδηγούν στην κατασκευή ενός πακέτου λογισμικού για την προσέγγιση μπλοκ από στοιχεία. 2021-07-28T06:12:33Z 2021-07-28T06:12:33Z 2021-07-28 http://hdl.handle.net/10889/15136 en winzip/winrar application/pdf
institution UPatras
collection Nemertes
language English
topic Numerical linear algebra
Selected inversion
High performance computing
Probing method
Υπολογιστική γραμμική άλγεβρα
Υπολογισμός αντιστρόφου
Υπολογισμοί υψηλών επιδόσεων
Μέθοδοι ανίχνευσης
spellingShingle Numerical linear algebra
Selected inversion
High performance computing
Probing method
Υπολογιστική γραμμική άλγεβρα
Υπολογισμός αντιστρόφου
Υπολογισμοί υψηλών επιδόσεων
Μέθοδοι ανίχνευσης
Γεωργίου, Βασίλειος
Multilevel probing methods for approximating selected entries of the matrix inverse on highly parallel heterogeneous architectures
description Motivated by the theoretical understanding of localization phenomena in matrix functions, probing methods have been proposed to approximate selected entries of the matrix inverse. In this thesis we focus on the development of novel methods to better balance the work of the procedures that compose algorithms based on probing. We develop multilevel methods that capture the most significant entries of the matrix inverse, in combination with specialized iterative solvers, to speed-up the solution of the linear system with multiple right-hand sides that is generated by probing. Sparse approximate inverses are used for preconditioning, to accelerate the convergence of Krylov iterations, while careful reuse of shared information reduces the number of operations and saves memory.These advancements together with efficient implementations enable the development of a framework for approximating blocks of entries centered around an a priori sparsity pattern.Numerical examples with matrices arising from discretization of PDEs and covariance matrices highlight the effectiveness of the proposed techniques.
author2 Georgiou, Vasileios
author_facet Georgiou, Vasileios
Γεωργίου, Βασίλειος
author Γεωργίου, Βασίλειος
author_sort Γεωργίου, Βασίλειος
title Multilevel probing methods for approximating selected entries of the matrix inverse on highly parallel heterogeneous architectures
title_short Multilevel probing methods for approximating selected entries of the matrix inverse on highly parallel heterogeneous architectures
title_full Multilevel probing methods for approximating selected entries of the matrix inverse on highly parallel heterogeneous architectures
title_fullStr Multilevel probing methods for approximating selected entries of the matrix inverse on highly parallel heterogeneous architectures
title_full_unstemmed Multilevel probing methods for approximating selected entries of the matrix inverse on highly parallel heterogeneous architectures
title_sort multilevel probing methods for approximating selected entries of the matrix inverse on highly parallel heterogeneous architectures
publishDate 2021
url http://hdl.handle.net/10889/15136
work_keys_str_mv AT geōrgioubasileios multilevelprobingmethodsforapproximatingselectedentriesofthematrixinverseonhighlyparallelheterogeneousarchitectures
AT geōrgioubasileios polyepipedesmethodoianichneusēsgiatēnprosengisēepilegmenōnstoicheiōntouantistrophoumētrōouseparallēleseterogeneisarchitektonikes
_version_ 1771297278101815296