Artigo em revista científica Q1
A highly parallel algorithm for computing the action of a matrix exponential on a vector based on a multilevel Monte Carlo method
Juan Torres (Acebron, J. A.); Jose R. Herrero (Herrero, J. R.); Jose Monteiro (Monteiro, J.);
Título Revista
Computers and Mathematics with Applications
Ano (publicação definitiva)
2020
Língua
Inglês
País
Países Baixos (Holanda)
Mais Informação
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Abstract/Resumo
A novel algorithm for computing the action of a matrix exponential over a vector is proposed. The algorithm is based on a multilevel Monte Carlo method, and the vector solution is computed probabilistically generating suitable random paths which evolve through the indices of the matrix according to a suitable probability law. The computational complexity is proved in this paper to be significantly better than the classical Monte Carlo method, which allows the computation of much more accurate solutions. Furthermore, the positive features of the algorithm in terms of parallelism were exploited in practice to develop a highly scalable implementation capable of solving some test problems very efficiently using high performance supercomputers equipped with a large number of cores. For the specific case of shared memory architectures the performance of the algorithm was compared with the results obtained using an available Krylov-based algorithm, outperforming the latter in all benchmarks analyzed so far.
Agradecimentos/Acknowledgements
--
Palavras-chave
Multilevel,Exponential integrators,Monte Carlo method,Matrix functions,Network analysis,Parallel algorithms,High performance computing
  • Matemáticas - Ciências Naturais
  • Ciências Físicas - Ciências Naturais

Com o objetivo de aumentar a investigação direcionada para o cumprimento dos Objetivos do Desenvolvimento Sustentável para 2030 das Nações Unidas, é disponibilizada no Ciência-IUL a possibilidade de associação, quando aplicável, dos artigos científicos aos Objetivos do Desenvolvimento Sustentável. Estes são os Objetivos do Desenvolvimento Sustentável identificados pelo(s) autor(es) para esta publicação. Para uma informação detalhada dos Objetivos do Desenvolvimento Sustentável, clique aqui.