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Implementing some new Trust region radius update schemes #159
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f9db2fe
dc43d2d
2be3572
a027372
56b23b0
a256021
7d29b1a
7aa7e94
764501e
503fc4c
08fffd4
76185a8
4aa4813
17abaf0
b1f34dd
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Original file line number | Diff line number | Diff line change | ||||||||||||||||||||||||||||
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@@ -80,10 +80,11 @@ for large-scale and numerically-difficult nonlinear systems. | |||||||||||||||||||||||||||||
Currently, the linear solver and chunk size choice only applies to in-place defined | ||||||||||||||||||||||||||||||
`NonlinearProblem`s. That is expected to change in the future. | ||||||||||||||||||||||||||||||
""" | ||||||||||||||||||||||||||||||
struct TrustRegion{CS, AD, FDT, L, P, ST, CJ, MTR} <: | ||||||||||||||||||||||||||||||
struct TrustRegion{CS, AD, FDT, L, P, ST, CJ, MTR, RUS} <: | ||||||||||||||||||||||||||||||
AbstractNewtonAlgorithm{CS, AD, FDT, ST, CJ} | ||||||||||||||||||||||||||||||
linsolve::L | ||||||||||||||||||||||||||||||
precs::P | ||||||||||||||||||||||||||||||
radius_update_scheme::RUS | ||||||||||||||||||||||||||||||
max_trust_radius::MTR | ||||||||||||||||||||||||||||||
initial_trust_radius::MTR | ||||||||||||||||||||||||||||||
step_threshold::MTR | ||||||||||||||||||||||||||||||
|
@@ -94,10 +95,33 @@ struct TrustRegion{CS, AD, FDT, L, P, ST, CJ, MTR} <: | |||||||||||||||||||||||||||||
max_shrink_times::Int | ||||||||||||||||||||||||||||||
end | ||||||||||||||||||||||||||||||
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struct RadiusUpdate{B} | ||||||||||||||||||||||||||||||
simple::B | ||||||||||||||||||||||||||||||
hei::B | ||||||||||||||||||||||||||||||
yuan::B | ||||||||||||||||||||||||||||||
bastin::B | ||||||||||||||||||||||||||||||
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Suggested change
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end | ||||||||||||||||||||||||||||||
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function RadiusUpdate(;simple::Bool = Val{true}(), # 3 different radius update schemes | ||||||||||||||||||||||||||||||
hei::Bool = Val{false}(), | ||||||||||||||||||||||||||||||
yuan::Bool = Val{false}(), | ||||||||||||||||||||||||||||||
bastin::Bool = Val{false}()) | ||||||||||||||||||||||||||||||
if simple | ||||||||||||||||||||||||||||||
return RadiusUpdate{Bool}(true, false, false, false) | ||||||||||||||||||||||||||||||
elseif hei | ||||||||||||||||||||||||||||||
return RadiusUpdate{Bool}(false, true, false, false) | ||||||||||||||||||||||||||||||
elseif yuan | ||||||||||||||||||||||||||||||
There was a problem hiding this comment. Choose a reason for hiding this commentThe reason will be displayed to describe this comment to others. Learn more. This doesn't make sense. If it's going to be non-dispatching logic, use an EnumX. There was a problem hiding this comment. Choose a reason for hiding this commentThe reason will be displayed to describe this comment to others. Learn more. Oh yes, I am sorry I misinterpreted the use of |
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return RadiusUpdate{Bool}(false, false, true, false) | ||||||||||||||||||||||||||||||
elseif bastin | ||||||||||||||||||||||||||||||
return RadiusUpdate{Bool}(false, false, false, true) | ||||||||||||||||||||||||||||||
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Suggested change
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end | ||||||||||||||||||||||||||||||
end | ||||||||||||||||||||||||||||||
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function TrustRegion(; chunk_size = Val{0}(), | ||||||||||||||||||||||||||||||
autodiff = Val{true}(), | ||||||||||||||||||||||||||||||
standardtag = Val{true}(), concrete_jac = nothing, | ||||||||||||||||||||||||||||||
diff_type = Val{:forward}, linsolve = nothing, precs = DEFAULT_PRECS, | ||||||||||||||||||||||||||||||
radius_update_scheme = RadiusUpdate(simple = true), #defaults to conventional radius update | ||||||||||||||||||||||||||||||
max_trust_radius::Real = 0 // 1, | ||||||||||||||||||||||||||||||
initial_trust_radius::Real = 0 // 1, | ||||||||||||||||||||||||||||||
step_threshold::Real = 1 // 10, | ||||||||||||||||||||||||||||||
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@@ -108,8 +132,8 @@ function TrustRegion(; chunk_size = Val{0}(), | |||||||||||||||||||||||||||||
max_shrink_times::Int = 32) | ||||||||||||||||||||||||||||||
TrustRegion{_unwrap_val(chunk_size), _unwrap_val(autodiff), diff_type, | ||||||||||||||||||||||||||||||
typeof(linsolve), typeof(precs), _unwrap_val(standardtag), | ||||||||||||||||||||||||||||||
_unwrap_val(concrete_jac), typeof(max_trust_radius) | ||||||||||||||||||||||||||||||
}(linsolve, precs, max_trust_radius, | ||||||||||||||||||||||||||||||
_unwrap_val(concrete_jac), typeof(max_trust_radius), typeof(radius_update_scheme) | ||||||||||||||||||||||||||||||
}(linsolve, precs, radius_update_scheme, max_trust_radius, | ||||||||||||||||||||||||||||||
initial_trust_radius, | ||||||||||||||||||||||||||||||
step_threshold, | ||||||||||||||||||||||||||||||
shrink_threshold, | ||||||||||||||||||||||||||||||
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@@ -120,7 +144,7 @@ function TrustRegion(; chunk_size = Val{0}(), | |||||||||||||||||||||||||||||
end | ||||||||||||||||||||||||||||||
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||||||||||||||||||||||||||||||
mutable struct TrustRegionCache{iip, fType, algType, uType, resType, pType, | ||||||||||||||||||||||||||||||
INType, tolType, probType, ufType, L, jType, JC, floatType, | ||||||||||||||||||||||||||||||
INType, tolType, probType, ufType, L, jType, JC, floatType, radType, | ||||||||||||||||||||||||||||||
trustType, suType, su2Type, tmpType} | ||||||||||||||||||||||||||||||
f::fType | ||||||||||||||||||||||||||||||
alg::algType | ||||||||||||||||||||||||||||||
|
@@ -138,6 +162,7 @@ mutable struct TrustRegionCache{iip, fType, algType, uType, resType, pType, | |||||||||||||||||||||||||||||
retcode::SciMLBase.ReturnCode.T | ||||||||||||||||||||||||||||||
abstol::tolType | ||||||||||||||||||||||||||||||
prob::probType | ||||||||||||||||||||||||||||||
radius_update_scheme::radType | ||||||||||||||||||||||||||||||
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trust_r::trustType | ||||||||||||||||||||||||||||||
max_trust_r::trustType | ||||||||||||||||||||||||||||||
step_threshold::suType | ||||||||||||||||||||||||||||||
|
@@ -161,7 +186,7 @@ mutable struct TrustRegionCache{iip, fType, algType, uType, resType, pType, | |||||||||||||||||||||||||||||
jac_config::JC, iter::Int, | ||||||||||||||||||||||||||||||
force_stop::Bool, maxiters::Int, internalnorm::INType, | ||||||||||||||||||||||||||||||
retcode::SciMLBase.ReturnCode.T, abstol::tolType, | ||||||||||||||||||||||||||||||
prob::probType, trust_r::trustType, | ||||||||||||||||||||||||||||||
prob::probType, radius_update_scheme::radType, trust_r::trustType, | ||||||||||||||||||||||||||||||
max_trust_r::trustType, step_threshold::suType, | ||||||||||||||||||||||||||||||
shrink_threshold::trustType, expand_threshold::trustType, | ||||||||||||||||||||||||||||||
shrink_factor::trustType, expand_factor::trustType, | ||||||||||||||||||||||||||||||
|
@@ -172,13 +197,13 @@ mutable struct TrustRegionCache{iip, fType, algType, uType, resType, pType, | |||||||||||||||||||||||||||||
resType, pType, INType, | ||||||||||||||||||||||||||||||
tolType, probType, ufType, L, | ||||||||||||||||||||||||||||||
jType, JC, floatType, trustType, | ||||||||||||||||||||||||||||||
suType, su2Type, tmpType} | ||||||||||||||||||||||||||||||
suType, su2Type, tmpType, radType} | ||||||||||||||||||||||||||||||
new{iip, fType, algType, uType, resType, pType, | ||||||||||||||||||||||||||||||
INType, tolType, probType, ufType, L, jType, JC, floatType, | ||||||||||||||||||||||||||||||
trustType, suType, su2Type, tmpType}(f, alg, u, fu, p, uf, linsolve, J, | ||||||||||||||||||||||||||||||
radType, trustType, suType, su2Type, tmpType}(f, alg, u, fu, p, uf, linsolve, J, | ||||||||||||||||||||||||||||||
jac_config, iter, force_stop, | ||||||||||||||||||||||||||||||
maxiters, internalnorm, retcode, | ||||||||||||||||||||||||||||||
abstol, prob, trust_r, max_trust_r, | ||||||||||||||||||||||||||||||
abstol, prob, radius_update_scheme, trust_r, max_trust_r, | ||||||||||||||||||||||||||||||
step_threshold, shrink_threshold, | ||||||||||||||||||||||||||||||
expand_threshold, shrink_factor, | ||||||||||||||||||||||||||||||
expand_factor, loss, | ||||||||||||||||||||||||||||||
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@@ -238,6 +263,7 @@ function SciMLBase.__init(prob::NonlinearProblem{uType, iip}, alg::TrustRegion, | |||||||||||||||||||||||||||||
loss = get_loss(fu) | ||||||||||||||||||||||||||||||
uf, linsolve, J, u_tmp, jac_config = jacobian_caches(alg, f, u, p, Val(iip)) | ||||||||||||||||||||||||||||||
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radius_update_scheme = alg.radius_update_scheme | ||||||||||||||||||||||||||||||
max_trust_radius = convert(eltype(u), alg.max_trust_radius) | ||||||||||||||||||||||||||||||
initial_trust_radius = convert(eltype(u), alg.initial_trust_radius) | ||||||||||||||||||||||||||||||
step_threshold = convert(eltype(u), alg.step_threshold) | ||||||||||||||||||||||||||||||
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@@ -264,7 +290,7 @@ function SciMLBase.__init(prob::NonlinearProblem{uType, iip}, alg::TrustRegion, | |||||||||||||||||||||||||||||
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||||||||||||||||||||||||||||||
return TrustRegionCache{iip}(f, alg, u, fu, p, uf, linsolve, J, jac_config, | ||||||||||||||||||||||||||||||
1, false, maxiters, internalnorm, | ||||||||||||||||||||||||||||||
ReturnCode.Default, abstol, prob, initial_trust_radius, | ||||||||||||||||||||||||||||||
ReturnCode.Default, abstol, prob, radius_update_scheme, initial_trust_radius, | ||||||||||||||||||||||||||||||
max_trust_radius, step_threshold, shrink_threshold, | ||||||||||||||||||||||||||||||
expand_threshold, shrink_factor, expand_factor, loss, | ||||||||||||||||||||||||||||||
loss_new, H, g, shrink_counter, step_size, u_tmp, fu_new, | ||||||||||||||||||||||||||||||
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@@ -290,7 +316,16 @@ function perform_step!(cache::TrustRegionCache{true}) | |||||||||||||||||||||||||||||
cache.u_tmp .= u .+ cache.step_size | ||||||||||||||||||||||||||||||
f(cache.fu_new, cache.u_tmp, p) | ||||||||||||||||||||||||||||||
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trust_region_step!(cache) | ||||||||||||||||||||||||||||||
@unpack radius_update_scheme = cache | ||||||||||||||||||||||||||||||
if radius_update_scheme.simple | ||||||||||||||||||||||||||||||
trust_region_step!(cache) | ||||||||||||||||||||||||||||||
elseif radius_update_scheme.hei | ||||||||||||||||||||||||||||||
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elseif radius_update_scheme.yuan | ||||||||||||||||||||||||||||||
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elseif radius_update_scheme.bastin | ||||||||||||||||||||||||||||||
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||||||||||||||||||||||||||||||
end | ||||||||||||||||||||||||||||||
return nothing | ||||||||||||||||||||||||||||||
end | ||||||||||||||||||||||||||||||
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||||||||||||||||||||||||||||||
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@@ -312,10 +347,57 @@ function perform_step!(cache::TrustRegionCache{false}) | |||||||||||||||||||||||||||||
cache.u_tmp = u .+ cache.step_size | ||||||||||||||||||||||||||||||
cache.fu_new = f(cache.u_tmp, p) | ||||||||||||||||||||||||||||||
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trust_region_step!(cache) | ||||||||||||||||||||||||||||||
@unpack radius_update_scheme = cache | ||||||||||||||||||||||||||||||
if radius_update_scheme.simple | ||||||||||||||||||||||||||||||
trust_region_step!(cache) | ||||||||||||||||||||||||||||||
elseif radius_update_scheme.hei | ||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||
elseif radius_update_scheme.yuan | ||||||||||||||||||||||||||||||
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||||||||||||||||||||||||||||||
elseif radius_update_scheme.bastin | ||||||||||||||||||||||||||||||
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||||||||||||||||||||||||||||||
end | ||||||||||||||||||||||||||||||
return nothing | ||||||||||||||||||||||||||||||
end | ||||||||||||||||||||||||||||||
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function trust_region_step!(cache::TrustRegionCache) | ||||||||||||||||||||||||||||||
## MODIFIED SCHEME GOES HERE | ||||||||||||||||||||||||||||||
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# @unpack fu_new, step_size, g, H, loss, max_trust_r = cache | ||||||||||||||||||||||||||||||
# cache.loss_new = get_loss(fu_new) | ||||||||||||||||||||||||||||||
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# # Compute the ratio of the actual reduction to the predicted reduction. | ||||||||||||||||||||||||||||||
# cache.r = -(loss - cache.loss_new) / (step_size' * g + step_size' * H * step_size / 2) | ||||||||||||||||||||||||||||||
# @unpack r = cache | ||||||||||||||||||||||||||||||
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# # Update the trust region radius. | ||||||||||||||||||||||||||||||
# if r < cache.shrink_threshold | ||||||||||||||||||||||||||||||
# cache.trust_r *= cache.shrink_factor | ||||||||||||||||||||||||||||||
# cache.shrink_counter += 1 | ||||||||||||||||||||||||||||||
# else | ||||||||||||||||||||||||||||||
# cache.shrink_counter = 0 | ||||||||||||||||||||||||||||||
# end | ||||||||||||||||||||||||||||||
# if r > cache.step_threshold | ||||||||||||||||||||||||||||||
# take_step!(cache) | ||||||||||||||||||||||||||||||
# cache.loss = cache.loss_new | ||||||||||||||||||||||||||||||
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# # Update the trust region radius. | ||||||||||||||||||||||||||||||
# if r > cache.expand_threshold | ||||||||||||||||||||||||||||||
# cache.trust_r = min(cache.expand_factor * cache.trust_r, max_trust_r) | ||||||||||||||||||||||||||||||
# end | ||||||||||||||||||||||||||||||
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# cache.make_new_J = true | ||||||||||||||||||||||||||||||
# else | ||||||||||||||||||||||||||||||
# # No need to make a new J, no step was taken, so we try again with a smaller trust_r | ||||||||||||||||||||||||||||||
# cache.make_new_J = false | ||||||||||||||||||||||||||||||
# end | ||||||||||||||||||||||||||||||
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# if iszero(cache.fu) || cache.internalnorm(cache.fu) < cache.abstol | ||||||||||||||||||||||||||||||
# cache.force_stop = true | ||||||||||||||||||||||||||||||
# end | ||||||||||||||||||||||||||||||
end | ||||||||||||||||||||||||||||||
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function trust_region_step!(cache::TrustRegionCache) | ||||||||||||||||||||||||||||||
@unpack fu_new, step_size, g, H, loss, max_trust_r = cache | ||||||||||||||||||||||||||||||
cache.loss_new = get_loss(fu_new) | ||||||||||||||||||||||||||||||
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It doesn't need to be parametric.,