Поиск оптимальных весов для функции ядра Акушского
Автор: Луценко В.В., Горлачев Д.Е., Мирный Н.М., Бабенко М.Г.
Статья в выпуске: 2 т.14, 2025 года.
Бесплатный доступ
Современные вычислительные задачи, связанные с обработкой больших чисел, требуют не только высокой точности, но и значительной скорости. В этом контексте использование системы остаточных классов предлагает подход к параллельной обработке больших данных, применяемый в криптографии, обработке сигналов и искусственных нейронных сетях. Несмотря на преимущества системы остаточных классов, ее распространение замедленно в связи с вычислительной сложностью так называемых немодульных операций системы остаточных классов. Одним из универсальных инструментов для реализации немодульных операций является функция ядра Акушского. В работе исследуется функция ядра Акушского как инструмент для определения позиционной характеристики числа в системе остаточных классов. Для поиска оптимальных весов функции ядра предложено применение метода Монте-Карло и генетического алгоритма. Экспериментальные результаты демонстрируют, что генетический алгоритм обеспечивает более стабильные результаты при увеличении количества модулей, в то время как метод Монте-Карло эффективен на малых размерностях. Генетический алгоритм в среднем на 38% быстрее метода Монте-Карло, что делает его предпочтительным выбором. Дополнительно проведено сравнение времени вычисления функции ядра с оптимальными весами и функции Пирло. Результаты показали, что функция ядра с оптимальными весами в среднем на 14% быстрее функции Пирло.
Система остаточных классов, высокопроизводительные вычисления, функция ядра Акушского, метод Монте-Карло, генетический алгоритм
Короткий адрес: https://sciup.org/147250998
IDR: 147250998 | УДК: 004.272, 004.021 | DOI: 10.14529/cmse250202
Searching of Optimal Weights for the Akushsky Core Function
Modern computational tasks involving the processing of large numbers require not only high accuracy but also significant speed. In this context, the use of the residue number system offers an approach to parallel big data processing used in cryptography, signal processing and artificial neural networks. Despite the advantages of the residue number system, its diffusion has been slow due to the computational complexity of the so-called nonmodular operations of the residual class system. One of the universal tools for realising non-modular operations is the Akushsky core function. This paper studies the Akushsky core function as a tool for determining the positional characteristic of a number in the residue number system. The application of Monte Carlo method and genetic algorithm is proposed to find the optimal weights of the core function. Experimental results demonstrate that the genetic algorithm provides more stable results when the number of moduli increases, while the Monte Carlo method is effective on small dimensions. The genetic algorithm is on average 38% faster than the Monte Carlo method, making it the preferred choice. Additionally, the computation time of the core function with optimal weights and the Pirlo function were compared. The results showed that the core function with optimal weights is on average 14% faster than the Pirlo function.