×

BPX预条件的直接优化。 (英语) Zbl 1482.65047号

摘要:我们考虑了正定线性系统局部最优预条件的自动构造。为了实现这个目标,我们引入了一个不显式包含最小特征值估计的可微损失函数。然而,由此产生的优化问题相当于条件数的直接最小化。为了证明我们的方法,我们构造了一个修改的BPX预条件的参数族。即,我们为粗糙有限元空间定义了一组经验基函数,并对其进行调整以获得更好的条件数。对于所考虑的模型方程(包括泊松方程、亥姆霍兹方程、对流扩散方程、双调和方程和其他方程),对于对称正定线性系统,我们可以获得较小条件数的2到20倍。

MSC公司:

65F08个 迭代方法的前置条件
65米55 多重网格方法;涉及偏微分方程初值和初边值问题的区域分解
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用

参考文献:

[1] Hackbusch,W.,大型稀疏方程组的迭代解,第95卷(1994),Springer·Zbl 0789.65017号
[2] 卡特鲁萨,A。;Daulbaev,T。;Oseledets,I.,多重网格参数的黑盒学习,J.Compute。申请。数学。,第368条,第112524页(2020年)·Zbl 1440.65265号
[3] 格林菲尔德,D。;M.加伦。;巴斯里(Basri),R。;雅夫尼,I。;Kimmel,R.,《学习优化多重网格PDE求解器》(2019年国际机器学习会议,PMLR),2415-2423
[4] 卢兹,I。;M.加伦。;马龙,H。;巴斯里(Basri),R。;Yavneh,I.,《使用图形神经网络学习代数多重网格》(2020),arXiv预印本arXiv:2003.05744
[5] Bramble,J.H。;帕西亚克,J.E。;Xu,J.,并行多级预条件器,数学。公司。,55, 191, 1-22 (1990) ·Zbl 0703.65076号
[6] Zhang,X.,多层Schwarz方法,Numer。数学。,63, 1, 521-539 (1992) ·Zbl 0796.65129号
[7] Hadjidimos,A.,《连续超松弛(SOR)和相关方法》,J.Compute。申请。数学。,123, 1-2, 177-199 (2000) ·Zbl 0965.65052号
[8] Manteuffel,T.A.,非对称切比雪夫迭代估计参数的自适应程序,数值。数学。,31, 2, 183-208 (1978) ·Zbl 0413.65032号
[9] Reid,J.K.,寻找最佳连续过松弛参数的方法,计算。J.,9,2,200-204(1966)·Zbl 0202.43404号
[10] Brown,J。;何毅。;麦克拉克伦,S。;Menickelly,M。;Wild,S.M.,用鲁棒优化调整多网格方法(2020),arXiv预印本arXiv:2001.00887
[11] 施密特,J。;库库克,S。;Köstler,H.,用进化计算优化几何多重网格方法(2019),arXiv预印本arXiv:1910.02749
[12] Kozyakin,V.,关于用Gelfand公式近似光谱半径的准确性,线性代数应用。,431, 11, 2134-2141 (2009) ·Zbl 1177.15012号
[13] Avron,H。;Toledo,S.,估计隐式对称半正定矩阵迹的随机算法,J.ACM,58,2,1-34(2011)·Zbl 1327.68331号
[14] Revels,J。;鲁宾,M。;Papamarkou,T.,julia的正向模式自动区分(2016),cs。微软
[15] 古德费罗,I。;Y.本吉奥。;科尔维尔,A。;Bengio,Y.,深度学习(2016),麻省理工学院出版社,剑桥·兹比尔1373.68009
[16] Chan,T.F.,Toeplitz系统的最优循环预条件,SIAM J.Sci。统计计算。,9, 4, 766-771 (1988) ·Zbl 0646.65042号
[17] Tyrtyshnikov,E.E.,最优和超最优循环预处理,SIAM J.矩阵分析。申请。,13, 2, 459-473 (1992) ·Zbl 0774.65024号
[18] Strang,G.,《Toeplitz矩阵计算提案》,Stud.Appl。数学。,74, 2, 171-176 (1986) ·Zbl 0621.65025号
[19] 格罗特,M.J。;Huckle,T.,稀疏近似逆的并行预处理,SIAM J.Sci。计算。,18, 3, 838-853 (1997) ·Zbl 0872.65031号
[20] 周,E。;Saad,Y.,《通过稀疏迭代实现近似逆预条件》,SIAM J.Sci。计算。,19, 3, 995-1023 (1998) ·Zbl 0922.65034号
[21] 周,E。;Saad,Y.,《一般稀疏矩阵的近似逆预条件》,《UMSI研究报告》,94,1.01(1994)
[22] Kingma,D.P。;Ba,J.,Adam:随机优化方法(2014),arXiv预印本arXiv:1412.6980
[23] Sutton,R.S。;Barto,A.G.,《强化学习导论》,第135卷(1998年),麻省理工学院出版社剑桥
[24] 美国特罗滕贝格。;Oosterlee,C.W。;Schuller,A.,Multigrid(2000),爱思唯尔
[25] Ciarlet,P.G.,椭圆问题的有限元方法(2002),SIAM·Zbl 0999.65129号
[26] 巴赫迈尔,M。;Kazeev,V.,椭圆偏微分方程低秩张量表示和结构化多级预处理的稳定性,发现。计算。数学。,1-62 (2020) ·兹比尔1454.65160
[27] 普莱彻,R.H。;Tannehill,J.C。;Anderson,D.,《计算流体力学与传热》(2012),CRC出版社
[28] Jackson,J.D.,经典电动力学(1999),美国物理教师协会·Zbl 0920.00012号
[29] Collatz,L.,微分方程的数值处理,第60卷(2012),Springer Science&Business Media
[30] Rosser,J.B.,泊松方程的九点差分解,计算。数学。申请。,1, 3-4, 351-360 (1975) ·Zbl 0334.65079号
[31] Erlangga,Y.A.,亥姆霍兹方程迭代方法和预条件的进展,Arch。计算。《工程方法》,15,1,37-66(2008)·Zbl 1158.65078号
[32] Steppeler,J。;赫斯·R。;美国施塔勒。;Bonaventura,L.,非静力天气预报模型数值方法综述,Meteorol。大气。物理。,82, 1, 287-301 (2003)
[33] 巴布斯卡,I.M。;Sauter,S.A.,考虑到高波数,有限元法对亥姆霍兹方程的污染影响可以避免吗?,SIAM J.数字。分析。,34, 6, 2392-2423 (1997) ·Zbl 0894.65050号
[34] Liseikin,V.D.,网格生成方法(2017),Springer·Zbl 0949.65098号
[35] Newnham,R.E.,《材料特性:各向异性、对称性、结构》(2005),牛津大学出版社
[36] 陈,G。;李,Z。;Lin,P.,不规则区域上双调和方程的快速有限差分方法Tech。众议员(2004),北卡罗来纳州立大学。科学计算研究中心
[37] 甘德,M.J。;Kwok,F.,Chladni figures and the Tacoma bridge:通过振动板激发PDE特征值问题,SIAM Rev.,54,3,573-596(2012)·Zbl 1251.65155号
[38] Mak,M.K。;Leung,C.S。;Harko,T.,用Laplace-Adomian和Adomian分解方法求解非线性双调和方程(2018),arXiv预印本arXiv:1810.09544·Zbl 1424.35150号
[39] 汤,C.H。;Chan,T.F。;Kuo,C.J.,《多级过滤预条件:更一般椭圆问题的扩展》,SIAM J.Sci。统计计算。,13, 1, 227-242 (1992) ·Zbl 0745.65069号
[40] 古普塔,M.M。;Manohar,R.P.,使用非耦合方法的双调和方程的直接解,J.Comput。物理。,33, 2, 236-248 (1979) ·Zbl 0426.65058号
[41] Bramble,J.H.,一阶双调和边值问题的二阶有限差分模拟,数值。数学。,9, 3, 236-249 (1966) ·Zbl 0154.41105号
[42] 阿尔库夫,R.E。;Brandt,A。;Dendy,J.E。;Painter,J.W.,《强不连续系数扩散方程的多重网格法》,SIAM J.Sci。统计计算。,2, 4, 430-454 (1981) ·Zbl 0474.76082号
[43] Iserles,A.,《微分方程数值分析第一课程》(2009),剑桥大学出版社·Zbl 1171.65060号
[44] Bezanson,J。;Edelman,A。;卡宾斯基,S。;Shah,V.B.,Julia:《数值计算的新方法》,SIAM Rev.,59,1,65-98(2017)·Zbl 1356.68030号
[45] Rioul,O.,《细分方案的简单正则性准则》,SIAM J.Math。分析。,23, 6, 1544-1576 (1992) ·Zbl 0761.42016号
[46] Brezina,M.,非结构网格上的稳健迭代方法(1997),科罗拉多大学丹佛分校(博士论文)
[47] Wathen,A.J.,预处理,数值学报。,24 (2015) ·Zbl 1316.65039号
[48] 格里贝尔,M。;Oswald,P.,各向异性问题的张量积型子空间分裂和多层迭代方法,高级计算。数学。,4, 1, 171 (1995) ·Zbl 0826.65099号
[49] 加尔维斯,J。;Efendiev,Y.,高对比度介质中多尺度流动的区域分解预处理,多尺度模型。模拟。,8, 4, 1461-1483 (2010) ·Zbl 1206.76042号
[50] 埃芬迪耶夫,Y。;加尔维斯,J。;拉扎罗夫,R。;Willems,J.,抽象对称正定双线性形式的鲁棒区域分解预条件,ESAIM数学。模型。数字。分析。,46, 5, 1175-1199 (2012) ·Zbl 1272.65098号
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配,可能包含数据转换错误。在某些情况下,zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献,而不要求完整或完全匹配。