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Fast Monte Carlo integration with repulsive processes

Descrizione del progetto

Oltre l’integrazione di Monte Carlo

Il concetto alla base degli esperimenti di Monte Carlo, un’ampia classe di algoritmi computazionali che si basano su ripetuti campionamenti casuali per ottenere risultati numerici, è quello di utilizzare la casualità per risolvere problemi che in linea di principio possono essere deterministici. Il progetto BLACKJACK, finanziato dall’UE, si propone di fornire metodi Monte Carlo che consentono l’inferenza per modelli costosi in biologia, affrontando direttamente la scarsa velocità di convergenza e la parallelizzazione degli stessi. In ultimo, il progetto prevede di abbattere la velocità di Monte Carlo, per introdurre la repulsione tra i nodi in quadratura, producendo un nuovo strumento per gli statistici applicati, i processori di segnale e i dispositivi di apprendimento automatico.

Obiettivo

Expensive computer simulations have become routine in the experimental sciences. Astrophysicists design complex models of the evolution of galaxies, biologists develop intricate models of cells, ecologists model the dynamics of ecosystems at a world scale. A single evaluation of such complex models takes minutes or hours on today's hardware. On the other hand, fitting these models to data can require millions of serial evaluations. Monte Carlo methods, for example, are ubiquitous in statistical inference for scientific data, but they scale poorly with the number of model evaluations. Meanwhile, the use of parallel computing architectures for Monte Carlo is often limited to running independent copies of the same algorithm. Blackjack will provide Monte Carlo methods that unlock inference for expensive models in biology by directly addressing the slow rate of convergence and the parallelization of Monte Carlo methods.

The key to take down the Monte Carlo rate is to introduce repulsiveness between the quadrature nodes. For instance, we recently proved that determinantal point processes, a prototypal repulsive distribution introduced in physics, improve the Monte Carlo convergence rate, just like electrons lead to low-variance estimation of volumes by efficiently filling a box. Such results lead to open computational and statistical challenges. We propose to solve these challenges, and make repulsive processes a novel tool for applied statisticians, signal processers, and machine learners.

Still with repulsiveness as a hammer, we will design the first parallel Markov chain Monte Carlo algorithms that are qualitatively different from running independent copies of known algorithms, i.e. that explicitly improve the order of convergence of the single-machine algorithm. To this end, we will turn mathematical tools such as repulsive particle systems and non-colliding processes into computationally cheap, communication-efficient Monte Carlo schemes with fast convergence.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

CORDIS classifica i progetti con EuroSciVoc, una tassonomia multilingue dei campi scientifici, attraverso un processo semi-automatico basato su tecniche NLP. Cfr.: Il Vocabolario Scientifico Europeo.

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Parole chiave

Parole chiave del progetto, indicate dal coordinatore del progetto. Da non confondere con la tassonomia EuroSciVoc (campo scientifico).

Programma(i)

Programmi di finanziamento pluriennali che definiscono le priorità dell’UE in materia di ricerca e innovazione.

Argomento(i)

Gli inviti a presentare proposte sono suddivisi per argomenti. Un argomento definisce un’area o un tema specifico per il quale i candidati possono presentare proposte. La descrizione di un argomento comprende il suo ambito specifico e l’impatto previsto del progetto finanziato.

Meccanismo di finanziamento

Meccanismo di finanziamento (o «Tipo di azione») all’interno di un programma con caratteristiche comuni. Specifica: l’ambito di ciò che viene finanziato; il tasso di rimborso; i criteri di valutazione specifici per qualificarsi per il finanziamento; l’uso di forme semplificate di costi come gli importi forfettari.

ERC-STG - Starting Grant

Vedi tutti i progetti finanziati nell’ambito di questo schema di finanziamento

Invito a presentare proposte

Procedura per invitare i candidati a presentare proposte di progetti, con l’obiettivo di ricevere finanziamenti dall’UE.

(si apre in una nuova finestra) ERC-2019-STG

Vedi tutti i progetti finanziati nell’ambito del bando

Istituzione ospitante

CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE CNRS
Contributo netto dell'UE

Contributo finanziario netto dell’UE. La somma di denaro che il partecipante riceve, decurtata dal contributo dell’UE alla terza parte collegata. Tiene conto della distribuzione del contributo finanziario dell’UE tra i beneficiari diretti del progetto e altri tipi di partecipanti, come i partecipanti terzi.

€ 1 489 000,00
Costo totale

I costi totali sostenuti dall’organizzazione per partecipare al progetto, compresi i costi diretti e indiretti. Questo importo è un sottoinsieme del bilancio complessivo del progetto.

€ 1 489 000,00

Beneficiari (1)

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