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在GPGPU中使用OpenCL进行快速并行(α)稳定分布函数评估和参数估计。 (英语) Zbl 1505.62209号

摘要:α稳定分布是一类概率分布,适用于建模医学、物理、金融和网络等多个研究领域中的许多复杂过程和现象。然而,封闭表达式的缺乏使得它们的评估在分析上很困难,并且替代方法在计算上很昂贵。现有的数值程序对于某些应用程序来说不够快,并且没有利用通用图形处理单元的并行能力。本文中,我们使用OpenCL开发了概率密度函数和累积分布函数的新型并行算法,包括并行Gauss-Kronrod求积、分位数函数、随机数生成器和α稳定分布的最大似然估计,在所有情况下都能实现显著的加速和精度。由于使用了OpenCL,我们还评估了使用不同GPU体系结构的库的结果。

MSC公司:

62-08 统计问题的计算方法
60E07型 无限可分分布;稳定分布
62英尺10英寸 点估计
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全文: 内政部

参考文献:

[1] Achim,A.,Bezerianos,A.,Tsakalides,P.:使用α稳定先验概率模型的基于小波的超声图像去噪。载于:《2001年图像处理国际会议论文集》,第2卷,第221-224页。IEEE(2001)
[2] 阿尔法数据。ADM-PCIE-7V3数据表,2013年11月。统一资源定位地址http://www.alpha-data.com/pdfs/adm-pcie-7v3.pdf
[3] AMD公司。AMD图形核心下一个(GCN)架构。http://www.amd.com/Documents/GCN_Architecture_whitepaper.pdf (2012)
[4] AMD公司。AMD Radeon R9系列图形卡。http://www.amd.com/en-us/products/graphics/desktop/r9#, 2013
[5] Arumugam,K.,Godunov,A.,Ranjan,D.,Terzic,B.,Zubair,M.:GPU上自适应多维数值积分的高效确定性并行算法。摘自:《并行处理国际会议——第42届年会》(2013年国际人口与计划),第486-491页。IEEE,2013年10月
[6] Bardou,F.:《勒维统计与激光冷却:罕见事件如何使原子静止》,剑桥大学出版社,剑桥(2002)·Zbl 1058.81800号
[7] Belovas,I.等人:高频金融数据的混合稳定建模:并行计算方法。技术报告。明斯克BSU公共中心(2013)
[8] DuMouchel,W.H.:关于从稳定分布抽样时最大似然估计的渐近正态性。Ann.Stat.1(5),948-957(1973)·Zbl 0287.62013.中 ·doi:10.1214操作系统/117632516
[9] Fang,J.,Varbanescu,A.L.,Sips,H.:CUDA和OpenCL的综合性能比较。摘自:2011年并行处理国际会议,第216-225页。IEEE(2011)
[10] Giles,M.B.:逆泊松累积分布函数的近似。出现在ACM数学软件交易(2015)
[11] Gnedenko,B.V.,Kolmogorov,A.N.:独立随机变量和的极限分布。统计学丛书,修订版。Addison-Wesley,马萨诸塞州剑桥市(1968年)·Zbl 0056.3601号
[12] Gough,B.:GNU科学图书馆参考手册,第3版。布里斯托尔网络理论有限公司(2009年)
[13] Hesterman,J.Y.,Caucci,L.,Kupinski,M.A.,Barrett,H.H.,Furenlid,L.R.:使用压缩网格搜索算法的最大似然估计。IEEE传输。编号。科学。57(3), 1077-1084 (2010) ·doi:10.1109/TNS.2010.2045898
[14] 英特尔。Intel Xeon Phi产品系列。http://www.intel.com/content/www/us/en/higp-performance-computing/higp-performance-xeon-phi-coprocessor-brief.html (2013) ·Zbl 1161.62342号
[15] Koblents,E.,Mguez,J.,Rodrguez,M.A.,Schmidt,A.M.:一种用于\[\alpha \]α-稳定分布参数贝叶斯估计的非线性总体蒙特卡罗方案。计算。统计与数据分析。95, 57-74 (2016) ·Zbl 1468.62105号 ·doi:10.1016/j.csda.2015.09.007
[16] Koutrouvelis,I.A.:估计稳定定律参数的迭代程序:估计的迭代程序。Commun公司。统计-模拟。计算。10(1), 17-28 (1981) ·Zbl 0474.62028号 ·doi:10.1080/03610918108812189
[17] Kronrod,A.S.:求积公式的节点和权重:十六位表。顾问局(1965年)·Zbl 0154.18501号
[18] Li,R.,Zhao,Z.,Qi,C.,Zhou,X.,Zhow,Y.,Zhang,H.:理解蜂窝网络中移动即时消息的流量性质:重新审视α稳定模型。接入,IEEE 31416-1422(2015)·Zbl 0474.62028号
[19] Liang,Y.,Chen,W.:关于计算lévy稳定分布和新的matlab工具箱的调查。信号处理。93(1), 242-251 (2013) ·doi:10.1016/j.sigpro.2012.07.035
[20] Lombardi,M.J.:α稳定分布的贝叶斯推断:随机行走MCMC方法。计算。统计与数据分析。51(5),2688-2700(2007)·Zbl 1161.62342号 ·doi:10.1016/j.csda.2006.01.009
[21] McCulloch,J.H.:稳定分布参数的简单一致估计。Commun公司。统计-模拟。计算。15(4), 1109-1136 (1986) ·Zbl 0612.62028号 ·doi:10.1080/03610918608812563
[22] Menn,C.,Rachev,S.T.:α稳定分布的基于fft的校准密度近似。计算。统计与数据分析。50(8),1891-1904(2006)·Zbl 1445.60018号 ·doi:10.1016/j.csda.2005.03.004
[23] Mittnik,S.、Rachev,S.T.:用替代稳定分布建模资产收益。经济。第12版(3),261-330(1993)·Zbl 0801.62096号 ·网址:10.1080/07474939308800266
[24] Nolan,J.P.:稳定密度和分布函数的数值计算。Commun公司。统计Stoch。型号13(4)、759-774(1997)·Zbl 0899.60012号 ·doi:10.1080/1532634970807450
[25] Nolan,J.P.:重尾数据的稳定分布模型。马萨诸塞州波士顿Birkhauser(2015)。进行中,第1章。http://academic2.american.edu/杰普诺兰
[26] 英伟达。NVIDIA OpenCL最佳实践指南,2009年8月a
[27] 英伟达。白皮书:NVIDIA的下一代CUDA计算架构。费米(2009b)。http://www.nvidia.com/content/PDF/fermi_white_papers/nvidia_fermi_Compute_Architecture_Whitepaper.PDF ·Zbl 0612.62028号
[28] 英伟达。特斯拉M2090双时隙计算处理器模块板规格,2012年6月
[29] 英伟达。特斯拉K40 GPU有源加速器板规范,2013年11月
[30] 英伟达。白皮书:NVIDIA的下一代CUDA计算架构。开普勒GK110/210(2014)。http://international.download.nvidia.com/pdf/kepler/nvidia-kepler-GK110-GK210-体系结构-Whitepaper.pdf
[31] Robinson,G.K.:有限矩对数稳定分布的实用计算,以模拟金融风险。统计计算。25(6), 1233-1246 (2014) ·Zbl 1331.91195号 ·doi:10.1007/s11222-014-9478-9
[32] Royuela-del-Val,J.,Simmross-Wattenberg,F.,Alberola-López,C.:Libstable:C/C++和MATLAB中α稳定分布的快速、并行和高精度计算。J.Stat.Softw公司。https://uvadoc.uva.es/bitstream/10324/15155/1/RoyuelaJSSoft.pdf (2016)
[33] Salas-González,D.,Górriz,J.M.,Ramírez,J.,Schloegl,M.,Lang,E.W.,Ortiz,A.:使用α稳定分布参数化MRI中白质和灰质的分布。计算。生物医学43(5),559-567(2013)·doi:10.1016/j.compbiomed.2013.01.003
[34] Simmross-Wattenberg,F.、Asensio-Pérez,J.I.、Casaseca-de-la Higuera,P.、Martín-Fernández,M.、Dimitriadis,I.、Alberola-López,C.:基于统计推断和字母表建模的网络流量异常检测。IEEE传输。可靠的安全。计算。8(4), 494-509 (2011) ·doi:10.1109/TDSC.2011.14
[35] Simmross-Wattenberg,F.,Martín-Fernández,M.,Higuera,P.C.D.,Alberola-López,C.:基于离线预计算快速计算α稳定密度函数。应用于ml参数估计。数字。信号处理。38, 1-12 (2015) ·doi:10.1016/j.dsp.2014.12.009
[36] Stone,J.E.,Gohara,D.,Shi,G.:OpenCL:异构计算系统的并行编程标准。计算。科学与工程12(1-3),66-73(2010)·doi:10.1109/MCSE.2010.69
[37] Thuerk,D.,Widmer,S.,Kuijper,A.,Goesele,M.:GPU上的高效启发式自适应求积:设计和评估。摘自:《并行处理与应用数学》,第652-662页。柏林施普林格出版社(2014)
[38] Weron,A.、Weron和R.:Lévy\[\alpha\]α稳定变量和过程的计算机模拟。施普林格,纽约(1995)·Zbl 0835.60009号
[39] Wuertz,D.,Maechler,M.:CRAN包“马厩主义者”。https://cran.r-project.org/web/packages/stabledist/stabledist.pdf (2015)
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