วิทยาศาสตร์การคำนวณ

ถามตอบสำหรับนักวิทยาศาสตร์ที่ใช้คอมพิวเตอร์เพื่อแก้ปัญหาทางวิทยาศาสตร์

2
ใน FEM ทำไมเมทริกซ์ความแข็งเป็นบวกแน่นอน?
ในชั้นเรียน FEM มักจะได้รับการยอมรับว่าเมทริกซ์ความแข็งแน่นอนแน่นอน แต่ฉันก็ไม่เข้าใจว่าทำไม มีใครให้คำอธิบายบ้างไหม? ตัวอย่างเช่นเราสามารถพิจารณาปัญหาปัวซอง: ซึ่งเมทริกซ์ความแข็งคือ: ซึ่ง มีความสมมาตรและเป็นบวกแน่นอน ความสมมาตรเป็นคุณสมบัติที่เห็นได้ชัด แต่ความแน่นอนในเชิงบวกนั้นไม่ชัดเจนสำหรับฉัน−∇2u=f,−∇2u=f, -\nabla^2 u = f,Kij=∫Ω∇φi⋅∇φjdΩ,Kij=∫Ω∇φi⋅∇φjdΩ,K_{ij} = \int_\Omega\nabla\varphi_i\cdot\nabla\varphi_j\, d\Omega,

1
วิธีการวนซ้ำแบบใดที่สามารถแก้ปัญหาระบบเชิงเส้นด้วยคลื่นความถี่แบบนี้ได้อย่างมีประสิทธิภาพ
ฉันมีระบบเชิงเส้นที่มีเมทริกซ์ซึ่งค่าลักษณะเฉพาะมีการกระจายอย่างสม่ำเสมอบนวงกลมหน่วยดังนี้: เป็นไปได้หรือไม่ที่จะแก้ปัญหาระบบประเภทนี้ได้อย่างมีประสิทธิภาพโดยวิธีการวนซ้ำอาจมีเงื่อนไขบางอย่างหรือไม่?

1
อัลกอริธึมที่เร็วที่สุดสำหรับการคำนวณเมทริกซ์ผกผันคืออะไรและดีเทอร์มิแนนต์ของเมทริกซ์สมมาตรเชิงบวกแน่นอน
เมื่อพิจารณาเมทริกซ์สมมาตรเชิงบวกที่แน่นอนอัลกอริธึมที่เร็วที่สุดสำหรับการคำนวณเมทริกซ์ผกผันและดีเทอร์มิแนนต์คืออะไร สำหรับปัญหาที่ฉันสนใจมิติของเมทริกซ์คือ 30 หรือน้อยกว่า ความแม่นยำและความเร็วสูงเป็นสิ่งจำเป็นอย่างยิ่ง (มีการฝึกอบรมหลายล้านครั้ง) ตัวกำหนดมีความจำเป็นในการคำนวณแต่ละครั้งจะต้องมีเพียงหนึ่งองค์ประกอบของเมทริกซ์ที่หลากหลายเท่านั้น ขอบคุณ!

5
ส่วนประกอบสำคัญในพื้นที่บันทึกการทำงาน
ฉันกำลังทำงานกับฟังก์ชั่นซึ่งโดยทั่วไปแล้วจะราบรื่นกว่าและทำงานได้ดีกว่าในพื้นที่ล็อก - ล็อก - นั่นคือที่ที่ฉันทำการแก้ไข / คาดการณ์ ฯลฯ และทำงานได้ดีมาก มีวิธีรวมฟังก์ชันตัวเลขเหล่านี้ในพื้นที่บันทึกล็อกหรือไม่ เช่นฉันหวังว่าจะใช้กฎ trapezoidal แบบง่าย ๆ ในการหาอินทิกรัลสะสม (เช่นใน python, use scipy.integrate.cumtrapz) เพื่อหาF( r )F(r)F(r) เซนต์ F( r ) =∫R0Y( x )dxF(r)=∫0ry(x)dxF(r) = \int_0^r y(x) \, dx แต่ฉันหวังว่าจะใช้ค่า l o g( y)log(y)log(y) และ l o g( x )log(x)log(x), แทน Yyy และ xxx (เมื่อเป็นไปได้).

3
คุณสามารถยกตัวอย่างการใช้งานเมธอด meshfree อย่างจริงจังได้หรือไม่?
ฉันต้องการจะได้ยินเกี่ยวกับรหัสทางวิทยาศาสตร์และแพ็คเกจเชิงพาณิชย์ที่ใช้วิธีการแบบไร้ตาข่ายอย่างเช่น Element-Free Galerkin ที่อิงจากฟังก์ชั่น Moving Least Squares โดย "จริงจัง" ฉันหมายถึงพวกเขาสามารถใช้เพื่อแก้ปัญหาเทียบเคียงเช่นขนาดที่แก้ไขโดย FEM เป็นเวลากว่าสิบห้าปีแล้วตั้งแต่เริ่มก่อตั้ง คนที่พัฒนาพวกเขาคิดว่าพวกเขามีความหวังมาก ฉันแค่พยายามเข้าใจสถานะปัจจุบันของศิลปะ

3
ห้องสมุดซอฟต์แวร์ Tesselation N-dimensional Delaunay
ฉันมีชุดของจุด / โหนดที่ทราบระยะห่างไม่สม่ำเสมอในพื้นที่ N-Dimensional (N> = 2) และฉันต้องการวิธีสร้าง Delaunay triangulation ของจุดเหล่านี้และคืนองค์ประกอบที่สอดคล้องกัน มีห้องสมุด meshing ที่มีอยู่ที่จะทำการวิเคราะห์ ND Delaunay หรือไม่? (ฉันกำลังทำเช่นนี้เพราะฉันต้องการใช้องค์ประกอบแบบตาข่ายเป็นพื้นฐานสำหรับการแก้ไขเชิงเส้น ณ จุดใด ๆ ในอวกาศมิติของฉันถูกจัดการในขณะนี้โดยคลาส C ++ ที่ templated มากกว่ามิติหากมีความแตกต่างกับคำแนะนำ ... )

2
เมทริกซ์เคอร์เนล RBF มีแนวโน้มว่าจะไม่ดีหรือไม่?
ฉันใช้ฟังก์ชั่นเคอร์เนล RBF เพื่อใช้อัลกอริทึมการเรียนรู้ของเคอร์เนล (KLPP) หนึ่งตัวเคอร์เนลผลลัพธ์ แสดงว่ามีสภาพที่ไม่ดีอย่างยิ่งจำนวนเงื่อนไขของ L2-norm มาKKK K( i , j ) = exp(- (xผม-xJ)2σ2ม.)K(i,j)=exp⁡(−(xi−xj)2σm2)K(i,j)= \exp\left({\frac{-(x_{i}-x_{j})^2}{ \sigma_{m}^2}}\right)1017-10641017−106410^{17}-10^{64} มีวิธีใดบ้างที่จะทำให้ห้องปรับอากาศมีสภาพดี? ฉันเดาว่าต้องมีการปรับพารามิเตอร์แต่ฉันไม่ทราบว่าจะต้องทำอย่างไรσσ \sigma ขอบคุณ!

1
ทำไมมันยากที่จะแก้ตัวเลขสมการชโรดิงเงอร์ที่ขึ้นกับอิเล็กตรอนหลายช่วงเวลา
ดูเหมือนว่าผู้คนมักจะใช้การประมาณค่าแบบแอคทีฟอิเล็คตรอนเดี่ยว (SAE) เพื่อจัดการกับระบบอิเลคตรอนแบบมัลติซึ่งเปลี่ยนปัญหาให้เป็นปัญหาอิเลคตรอนเดี่ยว ยกตัวอย่างเช่นในการแก้ปัญหาเชิงตัวเลขของฮีเลียมอะตอมมีปฏิสัมพันธ์กับสนามเลเซอร์ผู้คนมักจะประมาณรวมถึงผลกระทบของอิเล็กตรอนอิเล็กตรอนโดยการหลอกศักยภาพและโดยพื้นฐานแล้วแก้ปัญหาอิเล็กตรอนตัวเดียว เหตุใดจึงยากที่จะแก้สมการของSchrödingerหลายอิเล็กตรอนเชิงตัวเลข มันยากกว่าปัญหาตัว n คลาสสิกหรือไม่? ฉันเคยเห็นว่ามีปัญหาคลาสสิกคนจำนวนมากที่แก้ไขได้ในเชิงตัวเลขแม้ในเวลาจริงตัวอย่างเช่นที่นี่จำลองแบบเรียลไทม์การปะทะกันของกาแลคซีสองแห่งที่เกี่ยวข้องกับการปฏิสัมพันธ์ของอนุภาค 280000nnn

2
วิธีการตั้งค่าความแม่นยำสองเท่าใน Fortran
เมื่อเร็ว ๆ นี้ฉันได้พบกับปัญหาที่แปลกประหลาดกับ FORTRAN95 ฉันเริ่มต้นตัวแปร X และ Y ดังนี้ X=1.0 Y=0.1 หลังจากนั้นฉันเพิ่มเข้าด้วยกันและพิมพ์ผลลัพธ์: 1.10000000149012 หลังจากตรวจสอบตัวแปรดูเหมือนว่า 0.1 จะไม่ถูกแสดงในความแม่นยำสองเท่าพร้อมความแม่นยำเต็มรูปแบบ มีวิธีหลีกเลี่ยงปัญหานี้หรือไม่?


3
แหล่งดึงดูดของวิธีการของนิวตัน
วิธีการของนิวตันในการแก้สมการไม่เชิงเส้นเป็นที่ทราบกันว่ามาบรรจบกันเป็นรูปสี่เหลี่ยมจัตุรัสเมื่อการเดาเริ่มต้นคือ "ปิดเพียงพอ" กับการแก้ปัญหา "ปิดเพียงพอ" คืออะไร มีวรรณกรรมเกี่ยวกับโครงสร้างของแหล่งท่องเที่ยวนี้หรือไม่?

3
เหตุผลที่ LAPACK ใช้คืออะไร
ประจำ QR ของ LAPACK เก็บ Q เป็นเจ้าของบ้านสะท้อนแสง มันชั่งเวกเตอร์การสะท้อนกลับvvv กับ 1/v11/v11/v_1ดังนั้นองค์ประกอบแรกของผลลัพธ์จึงกลายเป็น 111ดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องจัดเก็บ และมันเก็บแยกต่างหากττ\tauเวกเตอร์ซึ่งมีปัจจัยขนาดที่ต้องการ เมทริกซ์ตัวสะท้อนแสงจึงเป็นดังนี้:H=I−τvvT,H=I−τvvT,H=I-\tau v v^T, ที่ไหน vvvไม่ได้ทำให้ปกติ ในขณะที่ในตำราเรียนเมทริกซ์สะท้อนแสงคือ H=I−2vvT,H=I−2vvT,H = I-2vv^T, ที่ไหน vvv ถูกทำให้เป็นมาตรฐาน ทำไมขนาด LAPACK vvv กับ 1/v11/v11/v_1แทนที่จะทำให้เป็นมาตรฐาน พื้นที่เก็บข้อมูลที่จำเป็นเหมือนกัน (แทนที่จะเป็น ττ\tau, v1v1v_1 จะต้องมีการจัดเก็บ) และหลังจากนั้นจึงนำไปใช้ HHH สามารถทำได้เร็วขึ้นเนื่องจากไม่จำเป็นต้องคูณด้วย ττ\tau การคูณด้วย 222 ในเวอร์ชันตำราเรียนสามารถปรับให้เหมาะสมถ้าแทนของการปรับสภาพง่าย vvv ถูกปรับอัตราส่วนโดย 2–√/∥v∥2/‖v‖\sqrt 2/\|v\|) (เหตุผลของคำถามของฉันคือฉันกำลังเขียนชุดคำสั่ง QR และ SVD และฉันต้องการทราบเหตุผลของการตัดสินใจนี้ไม่ว่าฉันจะต้องทำตามหรือไม่)

2
ตัวชี้วัดที่ใช้กันทั่วไปเพื่อวัดความผิดปกติของตาข่ายสามเหลี่ยม
สมมติว่าคุณมีตาข่ายสามเหลี่ยมบนระนาบแบน สิ่งนี้ได้ถูกวาดขึ้นมาเพื่อแก้ปัญหาบางอย่างในด้านกลไกเช่น ตาข่ายของสามเหลี่ยมด้านเท่านั้นเป็นสิ่งที่ดีที่สุดเพราะระยะทางระหว่างจุดยอดและระหว่างเซนทรอยด์นั้นเท่ากันหมด สิ่งนี้ทำให้การแก้ไขและการคำนวณการไล่ระดับสีเป็นงานที่ง่ายและแม่นยำ อย่างไรก็ตามเนื่องจากข้อ จำกัด และสถานการณ์มันเป็นไปไม่ได้เสมอที่จะทำงานบนเครือข่ายของสามเหลี่ยมด้านเท่าทั้งหมด ดังนั้นคำถามที่เกี่ยวกับตาข่ายขององค์ประกอบรูปสามเหลี่ยมของรูปร่างโดยพลการ เกี่ยวกับองค์ประกอบตาข่ายของแต่ละบุคคล ตัวชี้วัดแบบใดที่ใช้กันทั่วไปในการหาปริมาณความแตกต่างของรูปสามเหลี่ยมทั่วไปหนึ่งรูปจากรูปร่างด้านเท่ากันหมดในอุดมคติ เกี่ยวกับตาข่ายทั้ง ตัวชี้วัดใดที่ใช้ในการจัดปริมาณความไม่สม่ำเสมอของตาข่ายของสามเหลี่ยมใด ๆ ตัวชี้วัดเหล่านี้ควรระบุว่าสัญญาณรบกวนนั้นเป็นอย่างไร ขอบคุณที่คิดไว้ หมายเหตุการ มีส่วนร่วมทั้งหมดจากชุมชนองค์ประกอบ จำกัด ได้รับการชื่นชมอย่างมาก สำหรับคำถามนี้โปรดทราบว่าความสนใจคือการหาปริมาณความแตกต่างอย่างหมดจดในเรขาคณิต (โดยพลการกับสามเหลี่ยมด้านเท่า ผลที่ตามมาในการแก้ไขข้อผิดพลาดและการแก้ไขอยู่นอกขอบเขต ที่ได้รับเหล่านี้สามารถมีความเข้าใจและมีความเกี่ยวข้องพวกเขาซับซ้อนการจัดการทางคณิตศาสตร์

1
ข้อโต้แย้งที่เข้าใจได้ง่ายว่าวิธี Runge – Kutta ปกติไม่สามารถทำให้เป็นมาตรฐาน SDE ได้?
วิธีการที่ไร้เดียงสาในการแก้สมการเชิงอนุพันธ์สุ่ม (SDEs) จะเป็น: ใช้วิธี Runge – Kutta หลายขั้นตอนปกติ ใช้การแยกส่วนที่ดีพอของกระบวนการ Wiener ทำแต่ละขั้นตอนของวิธี Runge – Kutta ซึ่งคล้ายกับ Euler – Maruyama ตอนนี้สิ่งนี้ล้มเหลวในหลายระดับและฉันเข้าใจว่าทำไม อย่างไรก็ตามตอนนี้ฉันได้รับมอบหมายให้โน้มน้าวใจผู้คนถึงความจริงข้อนี้ซึ่งมีความรู้เพียงเล็กน้อยเกี่ยวกับวิธีการของ Runge – Kutta และสมการเชิงอนุพันธ์สุ่มเริ่มต้น ข้อโต้แย้งทั้งหมดที่ฉันรับรู้ไม่มีอะไรที่ฉันสามารถสื่อสารได้ดีในบริบทที่กำหนด ดังนั้นฉันกำลังมองหาข้อโต้แย้งที่เข้าใจง่ายว่าวิธีการดังกล่าวข้างต้นจะถึงวาระ

4
ระบบเชิงเส้นที่เร็วที่สุดแก้ปัญหาสำหรับเมทริกซ์จตุรัสขนาดเล็ก (10x10)
ฉันสนใจมากในการปรับนรกให้เหมาะสมกับการแก้ไขระบบเชิงเส้นสำหรับเมทริกซ์ขนาดเล็ก (10x10) บางครั้งเรียกว่าเมทริกซ์จิ๋ว มีวิธีแก้ปัญหาพร้อมสำหรับเรื่องนี้หรือไม่? เมทริกซ์สามารถอนุมานได้ว่าไม่มีความหมาย ตัวแก้ปัญหานี้จะต้องดำเนินการเกิน 1,000 000 ครั้งในหน่วยไมโครวินาทีบน Intel CPU ฉันกำลังพูดถึงระดับการเพิ่มประสิทธิภาพที่ใช้ในเกมคอมพิวเตอร์ ไม่ว่าฉันจะเขียนโค้ดในแอสเซมบลีและสถาปัตยกรรมเฉพาะหรือศึกษาความแม่นยำหรือความน่าเชื่อถือในการลดการแลกเปลี่ยนและใช้แฮ็กจุดลอยตัว (ฉันใช้แฟล็ก -ffast-math คอมไพล์ไม่มีปัญหา) การแก้ปัญหาอาจล้มเหลวได้ประมาณ 20% ของเวลา! partialPivLu ของ Eigen นั้นเร็วที่สุดในเบนช์มาร์กปัจจุบันของฉันมีประสิทธิภาพเหนือกว่า LAPACK เมื่อปรับให้เหมาะสมกับ -O3 และคอมไพเลอร์ที่ดี แต่ตอนนี้ฉันอยู่ที่จุดของการแก้ปัญหาเชิงเส้นกำหนดเอง คำแนะนำใด ๆ ที่จะได้รับการชื่นชมอย่างมาก ฉันจะทำให้โซลูชันของฉันเป็นโอเพ่นซอร์สและฉันจะทำมุมมองเชิงลึกที่สำคัญในสิ่งพิมพ์ ฯลฯ ที่เกี่ยวข้อง: ความเร็วในการแก้ระบบเชิงเส้นด้วยเมทริกซ์บล็อกแนวทแยง วิธีที่เร็วที่สุดในการแปลงเมทริกซ์นับล้านคืออะไร? https://stackoverflow.com/q/50909385/1489510

โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.