The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.31
no.8C
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pp.786-794
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2006
We proposed a novel preconditioner based PCG(Preconditioned Conjugate Gradient) method for super resolution image reconstruction. Compared with the conventional block circulant type preconditioner, the proposed preconditioner can be more effectively applied for objective functions that include roughness penalty functions. The effectiveness of the proposed method was shown by simulations and experiments.
A preconditioned conjugate gradient(PCG) scheme with the aid of deflation for computing a few of the smallest eigenvalues arid their corresponding eigenvectors of the large generalized eigenproblems is considered. Topically there are two types of deflation techniques, the deflation with partial shifts and an arthogonal deflation. The efficient way of determining partial shifts is suggested and the deflation-PCG schemes with various partial shifts are investigated. Comparisons of theme schemes are made with orthogonal deflation-PCG, and their asymptotic behaviors with restart operation are also discussed.
Journal of the Korean Society for Industrial and Applied Mathematics
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v.5
no.2
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pp.17-23
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2001
The evaluation of a few of the smallest eigenpairs of large symmetric eigenvalue problem is of great interest in many physical and engineering applications. A deflation-preconditioned conjugate gradient(PCG) scheme for a such problem has been shown to be very efficient. In the present paper we provide the numerical stability of a deflation-PCG with partial shifts.
We present and study the stability and convergence of a deflation-preconditioned conjugate gradient(PCG) scheme for the interior generalized eigenvalue problem $Ax = {\lambda}Bx$, where A and B are large sparse symmetric positive definite matrices. Numerical experiments are also presented to support our theoretical results.
We first provide how to apply the global preconditioned conjugate gradient ($G{\ell}-PCG$) method with Kronecker product preconditioners to image deblurring problems with nearly separable point spread functions. We next provide a coarse-grained parallel image deblurring algorithm using the $G{\ell}-PCG$. Lastly, we provide numerical experiments for image deblurring problems to evaluate the effectiveness of the $G{\ell}-PCG$ with Kronecker product preconditioner by comparing its performance with those of the $G{\ell}-CG$, CGLS and preconditioned CGLS (PCGLS) methods.
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.23
no.5
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pp.475-482
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2010
In this paper, an efficient two-level parallel domain decomposition algorithm is suggested to solve large-DOF structural problems. Each subdomain is composed of the coarse problem and local problem. In the coarse problem, displacements at coarse nodes are computed by the iterative method that does not need to assemble a stiffness matrix for the whole coarse problem. Then displacements at local nodes are computed by Multi-Frontal Sparse Solver. A parallel version of PCG(Preconditioned Conjugate Gradient Method) is developed to solve the coarse problem iteratively, which minimizes the data communication amount between processors to increase the possible problem DOF size while maintaining the computational efficiency. The test results show that the suggested algorithm provides scalability on computing performance and an efficient approach to solve large-DOF structural problems.
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.34
no.4
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pp.191-197
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2021
To calculate the induced charge of atoms in molecular dynamics, linear equations for the induced charges need to be solved. As induced charges are determined at each time step, the process involves considerable computational costs. Hence, an efficient method for calculating the induced charge distribution is required when analyzing large systems. This paper introduces the Uzawa method for solving saddle point problems, which occur in linear systems, for the solution of the Lagrange equation with constraints. We apply the accelerated Uzawa algorithm, which reduces computational costs noticeably using the Schur complement and preconditioned conjugate gradient methods, in order to overcome the drawback of the Uzawa parameter, which affects the convergence speed, and increase the efficiency of the matrix operation. Numerical models of molecular dynamics in which two gold nanoparticles are placed under external electric fields reveal that the proposed method provides improved results in terms of both convergence and efficiency. The computational cost was reduced by approximately 1/10 compared to that for the Gaussian elimination method, and fast convergence of the conjugate gradient, as compared to the basic Uzawa method, was verified.
Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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1998.10a
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pp.362-369
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1998
The computational environment in which engineers perform their designs has been rapidly evolved from coarse serial machines to massively parallel machines. Although the recent development of high-performance computers are available for a number of years, only limited successful applications of the new computational environments in computational structural engineering field has been reported due to its limited availability and large cost associated with high-performance computing. As a new computational model for high-performance engineering computing without cost and availability problems, parallel structural analysis models for large scale structures on a network of personal computers (PCs) are presented in this paper. In structural analysis solving routine for the linear system of equations is the most time consuming part. Thus, the focus is on the development of efficient preconditioned conjugate gradient (PCG) solvers on the proposed computational model. Two parallel PCG solvers, PPCG-I and PPCG-II, are developed and applied to analysis of large scale space truss structures.
An efficient solution algorithm for simulating free surface problem is presented. Navier-Stokes equations for variable density incompressible flow are employed as the governing equation on Cartesian meshes. In order to describe the free surface motion efficiently, VOF(Volume Of Fluid) method utilizing THINC(Tangent of Hyperbola for Interface Capturing) scheme is employed. The most time-consuming part of the current free surface flow simulations is the solution step of the linear system, derived by the pressure Poisson equation. To solve a pressure Poisson equation efficiently, the PCG(Preconditioned Conjugate Gradient) method is utilized. This study showed that the proper application of the preconditioner is the key for the efficient solution of the free surface flow when its pressure Poisson equation is solved by the CG method. To demonstrate the efficiency of the current approach, we compared the convergence histories of different algorithms for solving the pressure Poisson equation.
Kim, Hyun-Suk;Lee, Ki-Myung;Kim, Min-Geun;Cho, Seon-Ho
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.47
no.1
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pp.58-66
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2010
Topology design optimization is a method to determine the optimal distribution of material that yields the minimal compliance of structures, satisfying the constraint of allowable material volume. The method is easy to implement and widely used so that it becomes a powerful design tool in various disciplines. In this paper, a large-scale topology design optimization method is developed using the efficient adjoint sensitivity and optimality criteria methods. Parallel computing technique is required for the efficient topology optimization as well as the precise analysis of large-scale problems. Parallelized finite element analysis consists of the domain decomposition and the boundary communication. The preconditioned conjugate gradient method is employed for the analysis of decomposed sub-domains. The developed parallel computing method in topology optimization is utilized to determine the optimal structural layout of human powered vessel.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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