基于张量链的并行和增量系统实现与应用

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1、分类号学号Ｍ２０１５７２９０４１０４８７密级学校代码硕士学位论文基于张量链的并行和增量系统实现与应用一学位申请人：郭木学科专业：计算棚＾术指导教师：杨天若教授答辩日期：２０１７．５．３０ＡＴｈｅｓｉｓＳｕｂｍｉｔｔｅｄｉｎＰａｒｔｉａｌＦｕｌｆｉｌｌｍｅｎｔｏｆｔｈｅＲｅｕｉｒｅｍｅｎｔｓｑｆｏｒｔｈｅＤｅｇｒｅｅｏｆＭａｓｔｅｒｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＩｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＰａｒａｌｌｅｌ－－ａｎｄＩｎｃｒｅｍｅｎｔａｌＴｅｎｓｏｒＴｒａｉｎＢａｓ

2、ｅｄＳｓｔｅｍｙＣａｎｄｉｄａｔｅ：ＧｕｏＹｉｍｕＭａｏｒ：ＣｏｍｕｔｅｒＴｅｃｈｎｏｌｏｊｐｇｙＳｕｅｒｖｉｓｏｒ：Ｐｒｏｆ．ＹａｎＴｉａｎｒｕｏｐｇＨｕａｚｈｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＷｕｈａｎ４３００７４Ｐ．Ｒ．Ｃｈｉｎａ，Ｍａｙ，２０１７独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研宄工作及取得的研宄成果。尽我所知，，除文中己经标明引用的内容外本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的研宄成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均

3、己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担０学位论文作者签名：「曰期：年月日０学位论文版权使用授权书、：本学位论文作者完全了解学校有关保留使用学位论文的规定，即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印。、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文保密□。，在年解密后适用本授权书本论文属于不保密ｔ／“”（请在以上方框内打Ｖ）、＾ｚ＾学位论文作者签名：令ｆ指导教师签名＂〇，曰

4、期：年月曰期：７７年曰Ｘ４华中科技大学硕士学位论文摘要在大数据时代，每天都会有海量数据产生，大数据具备容量大、数据类型多样、产生速度快、数据价值密度低等特性，使得其难于被处理。通过引入张量对多源异构数据一进行高维表示，有利于进步分析和挖掘数据之间复杂的潜在关系。然而高阶张量数“”据在运算过程中会占用大量的计算资源，在计算过程中容易承受维度灾难问题，使其计算效率低下。为了缓解维度灾难问题，张量链分解方法被提出，并得到广泛应用。张量链分解可一以将个高阶张量分解为多个关联的低阶核心张量，采用基于张量链分解的张量计算可以提高高阶张量的计算效率。张量链

5、分解后的核心张量适合于分布式存储，其蕴含一的分治思想有助于实现并行计算。研宄设计并实现种基于张量链分解的并行系统，一种使用核间、核内并行的两层并行架构被提出。并在核间并行中提出垂直、水平和混一合的三种并行模式，实现基于张量链的不同张量运算的并行操作，进步提高了张量运算效率一。针对流式数据，种基于张量链的增量式分解方法被提出，以避免增量操作过程中对历史张量数据的重复分解，将其在并行系统中实现并在不同数据集上进行了对比分析。利用张量链分解可缓解维度灾难的优势，设计并实现了基于张量链的多元马尔科夫预测模型和算法，将其在张量链并行系统中进行实现并进行相关对比实验，

6、在多元马尔科夫短期预测和长期预测算法中提高了其计算效率。一基于张量链的并行系统使得基于张量链的张量运算能够并行执行，进步提升高阶张量计算效率。面对流式数据，可在该并行系统之上实现基于张量链的增量式分解，减少了基于张量链的增量操作计算时间。在该并行系统之上实现基于张量链的多元马尔科夫预测算法，有效缓解了高阶数据计算分析与应用过程中面临的维度灾难问题。，张量链分解，，，关键词：张量并行计算增量计算多元马尔科夫Ｉ华中科技大学硕士学位论文ＡＢＳＴＲＡＣＴＩｎｔｈｅｅｒａｏｆｂｉｇｄａｔａｔｅｎｓｏｒｉｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｔｏａｃｈｉ

7、ｅｖｅｔｈｅｄａｔａｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｐ，ｈｉｇｈｅｒｏｒｄｅｒｔｅｎｓｏｒｗｉｌｌｔａｋｅｕｐｅｎｏｒｍｏｕｓｓｔｏｒａｇｅｓｐａｃｅａｃｃｏｒｄｉｎｌｔｈｅｃｏｍｕｔａｔｉｏｎａｌ，ｇｙ，ｐ＂ｏｖｅｒｈｅａｄａｎｄｍｅｍｏｒｙｓｈａｌｌｂｅｌａｒｇｅｌｙｉｎｃｒｅａｓｅｄ，ｆｕｒｔｈｅｒｒｅｓｕｌｔｉｎｇｉｎｔｈｅｃｕｒｓｅｏｆ＂ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｉｔｙｒｏｂ