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我正在研究一个基本上可以归结为求解矩阵方程的项目

A.dot(x) = d

其中A是一个矩阵,其尺寸大约为 10 000 000 到 2000 (我想最终在两个方向上增加它)。

A显然不适合内存,因此必须并行化。我通过解决A.T.dot(A).dot(x) = A.T.dot(d)来做到这一点。A.T到 2000 年的维度将是 2000。它可以通过将Ad分成块来计算,A_i并且d_i沿着行计算A_i.T.dot(A_i)A_i.T.dot(d_i),然后将它们相加。非常适合并行化。我已经能够使用多处理模块来实现这一点,但是 1)A由于内存使用,很难进一步扩展(在两个维度上都增加),以及 2)不漂亮(因此不容易维护)。

Dask 似乎是一个非常有前途的库,可以解决这两个问题,我也做了一些尝试。我的A矩阵计算起来很复杂:它基于大约 15 个不同的数组(大小等于 中的行数A),其中一些用于迭代算法来评估相关的勒让德函数。当chunk很小(10000行)时,构建任务图需要很长时间,并且占用大量内存(内存增加与迭代算法的调用不谋而合)。当 chunk 较大(50000 行)时,计算前的内存消耗会小很多,但在计算时会迅速耗尽A.T.dot(A)。我已经尝试过cache.Chest,但它显着减慢了计算速度。

任务图一定很大很复杂——调用A._visualize()崩溃。使用更简单A的矩阵,它可以直接执行此操作(请参阅@MRocklin 的回复)。有没有办法让我简化它?

任何有关如何解决此问题的建议将不胜感激。

作为一个玩具示例,我尝试了

A = da.ones((2e3, 1e7), chunks = (2e3, 1e3)) 
(A.T.dot(A)).compute()

这也失败了,耗尽了所有内存,只有一个内核处于活动状态。使用chunks = (2e3, 1e5)时,所有内核几乎立即启动,但MemoryError会在 1 秒内出现(我当前的计算机上有 15 GB)。chunks = (2e3, 1e4)更有希望,但它最终也消耗了所有内存。

编辑:我删除了玩具示例测试,因为尺寸错误,并更正了其余的尺寸。正如@MRocklin 所说,它确实适用于正确的尺寸。我添加了一个我现在认为与我的问题更相关的问题。

Edit2:这是我试图做的一个非常简化的例子。我相信,问题在于定义A.

import dask.array as da

N = 1e6
M = 500

x = da.random.random((N, 1), chunks = 5*M)

# my actual 
A_dict = {0:x}
for i in range(1, M):
    A_dict[i] = 2*A_dict[i-1]
A = da.hstack(tuple(A_dict.values()))
A = A.rechunk((M*5, M))
ATA = A.T.dot(A)

这似乎导致了一个非常复杂的任务图,甚至在计算开始之前就占用了大量内存。

我现在已经解决了这个问题,方法是将递归放在一个带有numpy数组的函数中,或多或少地做A = x.map_blocks(...).

作为第二点,一旦我有了A矩阵任务图,A.T.dot(A)直接计算似乎确实会产生一些内存问题(内存使用情况不是很稳定)。因此,我明确地分块计算它,并对结果求和。即使有这些变通方法,dask 在速度和可读性方面也有很大的不同。

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你的输出非常非常大。

>>> A.T.dot(A).shape
(10000000, 10000000)

也许你打算用另一个方向的转置来计算这个?

>>> A.dot(A.T).shape
(2000, 2000)

这仍然需要一段时间(这是一个大型计算),但它确实完成了。

于 2016-02-11T17:43:33.803 回答