计算机科学 > 图形学
[提交于 2025年8月30日
]
标题: 基于网格计算的GPU局部感知自动微分
标题: Locality-Aware Automatic Differentiation on the GPU for Mesh-Based Computations
摘要: 我们提出了一种高性能系统,用于对定义在三角形网格上的函数进行自动微分(AD),该系统利用基于网格的能量函数的固有稀疏性和局部性,以在GPU上实现快速梯度和Hessian计算。 我们的系统围绕每个元素的前向模式微分设计,使所有局部计算保持在GPU寄存器或共享内存中。 与构建和遍历全局计算图的反向模式方法不同,我们的方法实时进行微分,最大限度地减少内存传输并避免全局同步。 我们的编程模型允许用户定义局部能量项,而系统处理并行评估、导数计算和稀疏Hessian组装。 我们在一系列应用上对系统进行了基准测试——布料模拟、表面参数化、网格平滑和球面流形优化。 对于二阶导数,我们的系统在优化的PyTorch实现上实现了几何平均加速6.2倍,对于Hessian-向量乘积实现了2.76倍加速。 对于一阶导数,我们的系统分别比Warp、JAX和Dr.JIT快6.38倍、2.89倍和1.98倍,同时与手写导数保持相当。
文献和引用工具
与本文相关的代码,数据和媒体
alphaXiv (什么是 alphaXiv?)
CatalyzeX 代码查找器 (什么是 CatalyzeX?)
DagsHub (什么是 DagsHub?)
Gotit.pub (什么是 GotitPub?)
Hugging Face (什么是 Huggingface?)
带有代码的论文 (什么是带有代码的论文?)
ScienceCast (什么是 ScienceCast?)
演示
推荐器和搜索工具
arXivLabs:与社区合作伙伴的实验项目
arXivLabs 是一个框架,允许合作伙伴直接在我们的网站上开发和分享新的 arXiv 特性。
与 arXivLabs 合作的个人和组织都接受了我们的价值观,即开放、社区、卓越和用户数据隐私。arXiv 承诺这些价值观,并且只与遵守这些价值观的合作伙伴合作。
有一个为 arXiv 社区增加价值的项目想法吗? 了解更多关于 arXivLabs 的信息.