Matrix inversion with limited memory usage

dc.contributor.advisorSouza, Samuel Xavier de
dc.contributor.advisorID0000-0001-8747-4580
dc.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/9892239670106361
dc.contributor.authorLacerda, Estéfane George Macedo de
dc.contributor.authorID0000-0002-5283-3536
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/1763651349773729
dc.contributor.referees1Medeiros Júnior, Manoel Firmino de
dc.contributor.referees1ID0000-0002-9408-3948
dc.contributor.referees1Latteshttp://lattes.cnpq.br/4960078797028638
dc.contributor.referees2Cosme, Íria Caline Saraiva
dc.contributor.referees2Latteshttp://lattes.cnpq.br/2418349885515438
dc.date.accessioned2025-07-14T15:18:13Z
dc.date.available2025-07-14T15:18:13Z
dc.date.issued2025-06-06
dc.description.abstractNowadays, due to emerging big data applications, it is necessary to develop algorithms capable of performing operations on extremely large-order matrices that must deal with memory constraints. In this work, we revisit the BRI (Block Recursive Inversion) algorithm that inverts matrices with limited memory usage. BRI manipulates only matrix blocks instead of the entire matrix and therefore requires less memory. In this work, we provide a mathematical foundation for the BRI algorithm. In addition, we generalize the underlying idea of ​​the BRI algorithm and propose variants of it called NW-BRI and Pruned NW-BRI. They partition the matrix in a more appropriate way to reduce numerical problems with nonsingular blocks and reduce the number of block inversions. The work measured the memory consumption of all these algorithms. The results showed that only 10\% to 20\% of the memory was used compared to conventional inversion by LU decomposition. However, the algorithms took significantly longer to run than inversion by LU decomposition. Naturally, this time can be reduced by using a parallel version of then.
dc.description.resumoNos tempos atuais, devido às aplicações emergentes de big data, surge a necessidade de desenvolver algoritmos capazes de realizar operações em matrizes de ordem extremamente grande na qual deve lidar com restrições no uso da memória. Neste trabalho, nós revisitamos o algoritmo BRI (Block Recursive Inversion) que inverte matrizes com uso limitado de memória. BRI manipula apenas blocos de matriz em vez da matriz inteira e, portanto, requer menos memória. Nós fornecemos uma fundamentação matemática para o BRI. Além disso, nóś generalizamos a ideia do algoritmo BRI e propomos variantes dele denominadas de NW-BRI and Pruned NW-BRI. Eles particionam a matriz de forma mais adequada para reduzir problemas numéricos com bloco não singulares e reduzir o número de inversões de blocos. O trabalho mediu o consumo de memória de todos esses algoritmos. Os resultados mostraram que apenas 10\% a 20\% da memória foi utilizada em relação a inversão convencional por decomposição LU. No entanto, os algoritmos tiveram um tempo de execução significativamente maior em relação a inversão por decomposição LU. Naturalmente, este tempo pode ser reduzido usando uma versão paralela deles.
dc.identifier.citationLACERDA, Estéfane George Macedo de. Matrix inversion with limited memory usage. 2025. 45 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia de Computação) - Departamento de Engenharia de Computação e Automação, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2025.
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/64327
dc.language.isoen
dc.publisherUniversidade Federal do Rio Grande do Norte
dc.publisher.countryBrazil
dc.publisher.departmentEngenharia de Computação e Automação
dc.publisher.initialsUFRN
dc.publisher.programEngenharia de Computação
dc.rightsAttribution 3.0 Brazilen
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by/3.0/br/
dc.subjectlimited memory
dc.subjectmatrix inversion
dc.subjectblock matrix
dc.subjectpartitioned matrix
dc.subjectShur complement
dc.subjectquotient property.
dc.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::MATEMATICA::MATEMATICA APLICADA::ANALISE NUMERICA
dc.titleMatrix inversion with limited memory usage
dc.title.alternativeInversão de matriz com uso limitado de memória
dc.typebachelorThesis

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