What is an efficient method to calculate multiple “offset-traces” in JAX?

Given a matrix m with shape (n, n), I need to compute the series of “offset traces” [np.trace(m, offset=i) for i in range(q)] in JAX. For my application, n >> q, and q is a static parameter.

The obvious JAX approach using vmap does not work, possibly because although the trace has fixed output size, each offset diagonal has a different length?

I came up with two other approaches using JAX which work but are about 100x slower than NumPy. get_traces_jax_1 is the more efficient of the two. But it does a lot of extra work when I only need a few diagonals, and I don’t think that extra work gets compiled away.

Is there a more efficient way to do this in JAX with similar performance to NumPy? I want to use JAX because:

  1. I need to vmap this across many matrices;
  2. It is part of a larger algorithm, other parts of which are significantly sped up by JAX jit.

Below are the methods I explored and timings on my computer.

import numpy as np
from numpy import random
import jax
jax.config.update("jax_enable_x64", True) # default is float32
from jax import numpy as jnp
from functools import partial

n, q = 1000, 5

# check the methods produce the same result
def distance(u, v):
    return jnp.max(jnp.abs(u - v))

# numpy - this is what I want
def get_traces_np(mat, q):
    return np.array([np.trace(mat, offset=i) for i in range(q)])

# jax
# !! This does not work
@partial(jax.jit, static_argnums=(1,))
def get_traces_jax_broken(mat, q):
    return jax.vmap(lambda i: jnp.trace(mat, offset=i))(jnp.arange(q)) # !! does not work

@partial(jax.jit, static_argnums=(1,))
def get_traces_jax_0(mat, q):
    return jnp.array([jnp.trace(mat, offset=i) for i in range(q)])

@partial(jax.jit, static_argnums=(1,))
def get_traces_jax_1(mat, q):
    n = mat.shape[0]
    padded = jnp.pad(mat, ((0, 0), (0, n-1)), 'constant')
    shifts = jax.vmap(lambda v, i: jnp.roll(v, -i))(padded, jnp.arange(n))[:, :n]
    return jnp.sum(shifts, axis=0)[:q]

mat = random.uniform(size=(n, n))
# Check they produce the same result and precompile
d0 = distance(get_traces_np(mat, q), get_traces_jax_0(mat, q))
d1 = distance(get_traces_np(mat, q), get_traces_jax_1(mat, q))
print(f'Errors: {d0}, {d1}')

mat = jnp.array(mat)
print('Numpy:')
%timeit get_traces_np(mat, q) # 7.43 microseconds
print('Jax 0:')
%timeit get_traces_jax_0(mat, q) # 4.82ms
print('Jax 1:')
%timeit get_traces_jax_1(mat, q) # 1.22ms

New contributor

ruai is a new contributor to this site. Take care in asking for clarification, commenting, and answering.
Check out our Code of Conduct.

Trang chủ Giới thiệu Sinh nhật bé trai Sinh nhật bé gái Tổ chức sự kiện Biểu diễn giải trí Dịch vụ khác Trang trí tiệc cưới Tổ chức khai trương Tư vấn dịch vụ Thư viện ảnh Tin tức - sự kiện Liên hệ Chú hề sinh nhật Trang trí YEAR END PARTY công ty Trang trí tất niên cuối năm Trang trí tất niên xu hướng mới nhất Trang trí sinh nhật bé trai Hải Đăng Trang trí sinh nhật bé Khánh Vân Trang trí sinh nhật Bích Ngân Trang trí sinh nhật bé Thanh Trang Thuê ông già Noel phát quà Biểu diễn xiếc khỉ Xiếc quay đĩa Dịch vụ tổ chức sự kiện 5 sao Thông tin về chúng tôi Dịch vụ sinh nhật bé trai Dịch vụ sinh nhật bé gái Sự kiện trọn gói Các tiết mục giải trí Dịch vụ bổ trợ Tiệc cưới sang trọng Dịch vụ khai trương Tư vấn tổ chức sự kiện Hình ảnh sự kiện Cập nhật tin tức Liên hệ ngay Thuê chú hề chuyên nghiệp Tiệc tất niên cho công ty Trang trí tiệc cuối năm Tiệc tất niên độc đáo Sinh nhật bé Hải Đăng Sinh nhật đáng yêu bé Khánh Vân Sinh nhật sang trọng Bích Ngân Tiệc sinh nhật bé Thanh Trang Dịch vụ ông già Noel Xiếc thú vui nhộn Biểu diễn xiếc quay đĩa Dịch vụ tổ chức tiệc uy tín Khám phá dịch vụ của chúng tôi Tiệc sinh nhật cho bé trai Trang trí tiệc cho bé gái Gói sự kiện chuyên nghiệp Chương trình giải trí hấp dẫn Dịch vụ hỗ trợ sự kiện Trang trí tiệc cưới đẹp Khởi đầu thành công với khai trương Chuyên gia tư vấn sự kiện Xem ảnh các sự kiện đẹp Tin mới về sự kiện Kết nối với đội ngũ chuyên gia Chú hề vui nhộn cho tiệc sinh nhật Ý tưởng tiệc cuối năm Tất niên độc đáo Trang trí tiệc hiện đại Tổ chức sinh nhật cho Hải Đăng Sinh nhật độc quyền Khánh Vân Phong cách tiệc Bích Ngân Trang trí tiệc bé Thanh Trang Thuê dịch vụ ông già Noel chuyên nghiệp Xem xiếc khỉ đặc sắc Xiếc quay đĩa thú vị
Trang chủ Giới thiệu Sinh nhật bé trai Sinh nhật bé gái Tổ chức sự kiện Biểu diễn giải trí Dịch vụ khác Trang trí tiệc cưới Tổ chức khai trương Tư vấn dịch vụ Thư viện ảnh Tin tức - sự kiện Liên hệ Chú hề sinh nhật Trang trí YEAR END PARTY công ty Trang trí tất niên cuối năm Trang trí tất niên xu hướng mới nhất Trang trí sinh nhật bé trai Hải Đăng Trang trí sinh nhật bé Khánh Vân Trang trí sinh nhật Bích Ngân Trang trí sinh nhật bé Thanh Trang Thuê ông già Noel phát quà Biểu diễn xiếc khỉ Xiếc quay đĩa
Thiết kế website Thiết kế website Thiết kế website Cách kháng tài khoản quảng cáo Mua bán Fanpage Facebook Dịch vụ SEO Tổ chức sinh nhật