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Christoph Quirin Lauter

Associate Professor à l'University of Texas at El Paso (UTEP).

Maître de conférences habilité en disponibilité dans le projet PEQUAN au laboratoire LIP6 à Sorbonne Université.

Avant cela, Assistant et Associate Professor (Tenured) à l'University of Alaska Anchorage (UAA) (2018-2022).

Avant cela et entre-temps, ingénieur logiciel pour la compagnie Intel dans l'équipe Numerics (2008-2010 et Janvier-Juillet 2022).

Ancien doctorant sous la direction de Florent de Dinechin, dans le projet Arénaire, au LIP.

Marié, père d'une fille, père d'un fils.

Intérêts de recherche :

Ma thèse a porté sur l'arrondi correct des fonctions élémentaires, telles que exp(x), log(x), sin(x), asin(x), power(x,y), en double précision IEEE 754.

L'implémentation d'une fonction élémentaire doit affronter plusieurs difficultés de différentes natures:

• problématiques théoriques comme le dilemme du fabricant des tables,
• problèmes applicatifs de calcul et de preuve de bornes d'erreur d'approximation ou de tests de cas exacts,
• défis de certification de code flottant de quelques centaines de lignes ou bien
• difficultés d'implémentation efficace (automatisée) sur le matériel actuel.

J'ai participé au processus de la révision de la norme IEEE 754 qui régit le calcul flottant. Avec Florent de Dinechin et Jean-Michel Muller, j'ai proposé la reformulation du chapitre sur les fonctions élémentaires qui se trouve ici. Une autre remarque concernant le draft 1.6.0 du 10 janvier 2008 se trouve ici.

Partant du problème de savoir comment l'implantation et la certification d'une fonction mathématique peuvent être automatisées, je me suis intéressé à des algorithmes sûrs pour certains problèmes de haut niveau. Comme exemple, mentionnons le calcul de la norme infini d'une fonction composée. Ici, on comprend par calcul la minoration et surtout la majoration certifiée du supremum inconnue de la fonction. La fonction, elle-même, y est définie comme un arbre d'expression. Ses feuilles sont des fonctions de base ou des codes « boîtes noires ». Évidemment, l'évaluation multi-précision certifiée d'un tel arbre en un point ou un petit intervalle est un sous-problème important. Les questions d'adaption de précision pour garantir un arrondi fidèle multi-precision s'ensuivent également...

J'ai intégré ces algorithmes dans un outil logiciel d'aide au développement de fonctions élémentaires, Sollya. Sollya me sert en outre pour mon projet de générateur automatique d'implantations de fonctions mathématiques, Metalibm.

Dans ma recherche récente, publiée entre autre dans mon Habilitation à Diriger des Recherches, je me suis intéressé à des approches pour implémenter la norme IEEE754 et, en particulier, pour l'étendre dans plusieurs directions, comme:

• une implémentation des opérations hétérogènes IEEE754 sans matériel spécifique, en réutilisant le test d'arrondi de Ziv,
• en fournissant des implémentations correctement arrondies des conversions IEEE754 chaînes-de-caractères-décimaux-vers-flottant-binaire avec une consommation mémoire bornée en O(1) et une complexité en temps en O(n),
• avec des implémentations prouvées en arithmétique flottante et en arithmétique entière pour fournir les opérations IEEE754-2019 dites augmentées,
• en étendant la norme IEEE754 avec des comparaisons exactes, c'est-à-dire sans erreur de conversion, entre les flottants binaires et décimaux,
• avec une extension de la norme IEEE754 consistant en des opérations arithmétiques en base mixte générales, permettant de combiner les formats flottants binaires et décimaux en argument et en sortie des opérations,
• en étendant l'environnement flottant avec des opérations de haut niveau fidèlement arrondies sans dépassements de capacités indûs, comme les normes euclidiennes,
• avec une extensions de l'environnement flottant par une génération de code pour les fonctions mathématiques, y compris les fonctions pour lesquelles il n'y a pas d'implémentation de référence,
• en étendant l'environnement flottant avec des opérations de haut niveau multi-précision avec des bornes d'erreur a priori, comme la norme WCPG pour les filtres LTI.

Court curriculum vitae :

• Né le 24 avril 1980 à Amberg, Allemagne
• Baccalauréat bavarois 1999, spécialisation en Mathématiques et Français.
• Début des études à la Technische Universität München en 2000
• Année Erasmus à la École Normale Supérieure de Lyon 2002
• Stage au sein de la Intel Numerics Group 2003
• Diplôme d'Informatique à la Technische Universität München 2005
• Thèse de doctorat au sein de l'équipe Arénaire à l'École Normale Supérieure de Lyon 2005-2008
• Ingénieur logiciel pour la compagnie Intel dans la Numerics Group 2008-2010
• Maître de Conférences à Sorbonne Université depuis 2010
• Assistant et Associate Professor (Tenured) à l'University of Alaska Anchorage (UAA) 2018-2022
• Ingénieur logiciel pour la compagnie Intel dans la Numerics Group 2008-2010
• Associate Professor à l'University of Texas at El Paso (UTEP) depuis 2022

Doctorants et stagiaires avec qui je travaille ou avec qui j'ai pu travailler :

• Olga Kupriianova, qui a soutenu une thèse sur un environnement flottant moderne
• Anastasiia Volkova, qui a soutenu une thèse sur l'implantation automatique de filtres en traitement de signal
• Clothilde Jeangoudoux, qui a soutenu une thèse sur les aspects numériques dans la validation de codes en aéronautique

Publications :

Articles dans des revues internationales :

• Arithmetic approaches for rigorous design of Fixed-Point LTI filters, avec Thibault Hilaire, et Anastasiia Volkova, dans IEEE Transactions on Computers, 2019.
• MPDI: A Decimal Multiple-Precision Interval Arithmetic Library, avec Stef Graillat et Clothilde Jeangoudoux, dans Reliable Computing Journal, vol. 25, 2017.
• Comparison between binary and decimal floating-point numbers, avec Nicolas Brisebarre, Marc Mezzarobba et Jean-Michel Muller, dans IEEE Transactions on Computers, vol. 65, numéro 7, juillet 2016.
• Efficient calculations of faithfully rounded l2-norms of n-vectors, avec Stef Graillat, Ping Tak Peter Tang, Naoya Yamanaka et Shin'ichi Oishi, dans ACM Transactions on Mathematical Software, vol. 41, numéro 4, octobre 2015.
• On Ziv's rounding test, avec Florent de Dinechin, Jean-Michel Muller et Serge Torres, dans ACM Transactions on Mathematical Software, vol. 39, numéro 4, 2013; Version préliminaire dans le rapport de recherche ensl-00693317, LIP, CNRS/ENS Lyon/INRIA/Université de Lyon, LIP6, PEQUAN, UPMC Paris 6, mai 2012.
• Efficient and accurate computation of upper bounds of approximation errors, avec Sylvain Chevillard, John Harrison et Mioara Joldeş, dans Theoretical Computer Science, vol. 412, numéro 16, pages 1523-1543, 2011, Version finale; Version préliminaire dans le rapport de recherche 2010-2, LIP, École Normale Supérieure de Lyon, juillet 2010.
• Certifying the floating-point implementation of an elementary function using Gappa, avec Florent de Dinechin et Guillaume Melquiond, dans IEEE Transactions on Computers, vol. 60, numéro 2, pages 242-253, 2011, Version finale; Version préliminaire dans le rapport de recherche INRIA inria-00533968, novembre 2010.
• Computing Correctly Rounded Integer Powers in Floating-Point Arithmetic, avec Jean-Michel Muller, Peter Kornerup, Vincent Lefèvre et Nicolas Louvet, dans ACM Transactions on Mathematical Software, vol. 37, numéro 1, article 4, janvier 2010, Version préliminaire dans le rapport de recherche 2008-15, LIP, École Normale Supérieure de Lyon, mai 2008.
• An efficient rounding boundary test for pow(x,y) in double precision, avec Vincent Lefèvre, dans IEEE Transactions on Computers, 2009, vol. 58, 2, pages 197-207, février 2009. Version préliminaire dans le rapport de recherche 2007-36, LIP, École Normale Supérieure de Lyon, août 2007.
• Fast and correctly rounded logarithms in double-precision, avec Florent de Dinechin et Jean-Michel Muller, dans RAIRO, Theoretical Informatics and Applications, 2007, vol. 41, pages 85-102, Version préliminaire dans le rapport de recherche 2005-37, LIP, École Normale Supérieure de Lyon, septembre 2005.

Articles dans les actes de conférences internationales :

• A Framework for Semi-Automatic Precision and Accuracy Analysis for Fast and Rigorous Deep Learning, avec Anastasiia Volkova, dans Proceedings of the 27th IEEE Symposium on Computer Arithmetic, conférence en ligne dû à la crise Covid-19, États-Unis.
• Precision Adaptation for Fast and Accurate Polynomial Evaluation Generation, avec Nicolas Brunie et Guillaume Revy, dans Proceedings of the 2019 IEEE 30th International Conference on Application-specific Systems, New York, New York, États-Unis.
• Rigorous Polynomial Approximation, dans Proceedings of the 2018 Asilomar Conference on Signals, Systems and Computers, Pacific Grove, Californie, États-Unis, 2018.
• A correctly rounded mixed-radix fused-multiply-add, avec Clothilde Jeangoudoux, dans Proceedings of the 2018 IEEE 25th SYMPOSIUM on Computer Arithmetic, Amherst, Massachusetts, États-Unis, juillet 2018.
• Why Taylor models and modified Taylor models are empirically successful: a symmetry-based explanation, avec Mioara Joldeş, Martine Ceberio, Olga Kosheleva et Vladik Kreinovich, dans Proceedings of the 8th International Workshop on Reliable Engineering Computing REC'2018, juillet 2018.
• A parallel compensated Horner scheme, avec Stef Graillat, Youness Ibrahimy et Clothilde Jeangoudoux, dans Proceedings of CSE 2017, SIAM Conference on Computational Science and Engineering (CSE), 2017.
• An efficient software implementation of correctly rounded operations extending FMA: a + b + c and a * b + c * d, dans Proceedings of the 2017 Asilomar Conference on Signals, Systems and Computers, Pacific Grove, Californie, États-Unis, 2017.
• Rigorous determination of recursive filter fixed-point implementation with input signal frequency specifications, avec Anastasiia Volkova, Thibault Hilaire et Marc Mezzarobba, dans Proceedings of the 2017 Asilomar Conference on Signals, Systems and Computers, Pacific Grove, Californie, États-Unis, 2017.
• Reliable verification of digital implemented filters against frequency specifications, avec Anastasiia Volkova et Thibault Hilaire, dans Proceedings of the 2017 IEEE 24th SYMPOSIUM on Computer Arithmetic, London, Royaume Uni, juillet 2017.
• A new Open-Source SIMD Vector Libm Fully Implemented With High Level Scalar C, dans Proceedings of the 2016 Asilomar Conference on Signals, Systems and Computers, Pacific Grove, Californie, États-Unis, 2016.
• MPDI: A Decimal Multiple-Precision Interval Arithmetic Library, avec Stef Graillat et Clothilde Jeangoudoux, dans Proceedings of SCAN 2016, Uppsala, Suède, 2016.
• Easing Development of Precision-Sensitive Applications with a Beyond-Quad-Precision Library, dans Proceedings of the 2015 Asilomar Conference on Signals, Systems and Computers, Pacific Grove, Californie, États-Unis, 2015.
• Determining Fixed-Point Formats for a Digital Filter Implementation using the Worst-Case Peak Gain Measure, avec Anastasiia Volkova et Thibault Hilaire, dans Proceedings of the 2015 Asilomar Conference on Signals, Systems and Computers, Pacific Grove, Californie, États-Unis, 2015.
• Code generators for mathematical functions, avec Nicolas Brunie, Florent de Dinechin et Olga Kupriianova, dans Proceedings of the 22nd IEEE Symposium on Computer Arithmetic, pages 66-73, Lyon, France, 2015, Prix du meilleur papier de la conférence.
• Reliable evaluation of the worst-case peak gain matrix in multiple precision, avec Thibault Hilaire, et Anastasiia Volkova, dans Proceedings of the 22nd IEEE Symposium on Computer Arithmetic, Lyon, France, 2015.
• Semi-Automatic Floating-Point Implementation of Special Functions, avec Marc Mezzarobba, dans Proceedings of the 22nd IEEE Symposium on Computer Arithmetic, Lyon, France, 2015.
• A Domain Splitting Algorithm for the Mathematical Functions Code Generator, avec Olga Kupriianova, dans Proceedings of the 2014 Asilomar Conference on Signals, Systems and Computers, pages 1271-1275, Pacific Grove, Californie, États-Unis, 2014.
• Metalibm: Mathematical Functions Code Generator, avec Olga Kupriianova, dans Proceedings of the 4th International Congress on Mathematical Software ICMS, pages 713-717, Seoul, Corée du Sud, 2014.
• Radix Conversion for IEEE754-2008 Mixed Radix Floating-Point Arithmetic, avec Olga Kupriianova et Jean-Michel Muller, dans Proceedings of the 2013 Asilomar Conference on Signals, Systems and Computers, pages 1139-1143, Pacific Grove, Californie, États-Unis, 2013.
• Comparison between binary64 and decimal64 floating-point numbers, avec Nicolas Brisebarre, Marc Mezzarobba et Jean-Michel Muller, dans Proceedings of the 21st IEEE Symposium on Computer Arithmetic, pages 145-152, Austin, Texas, États-Unis, avril 2013, Version préliminaire dans le rapport de recherche ARIC, LIP, PEQUAN, LIP6, Numéro ensl-00737881, Transparents.
• Sollya: an environment for the development of numerical codes, avec Sylvain Chevillard et Mioara Joldeş, dans Proceedings of the Third international congress conference on Mathematical Software, ICMS'10, pages 28-31, Kobe, Japon, septembre 2010, LNCS, Springer, Version finale.
• Certified and fast computation of supremum norms of approximation errors, avec Sylvain Chevillard et Mioara Joldeş, dans Proceedings of the 19th IEEE Symposium on Computer Arithmetic, pages 169-176, Portland, Oregon, États-Unis, juillet 2009, Version préliminaire dans le rapport de recherche 2008-37, LIP, École Normale Supérieure de Lyon, octobre 2008.
• Optimizing polynomials for floating-point implementation, avec Florent de Dinechin, dans Proceedings of the 8th Conference on Real Numbers and Computers, pages 7-16, Santiago de Compostela, Espagne, juillet 2008, Version préliminaire dans le rapport de recherche 2008-11, LIP, École Normale Supérieure de Lyon, mars 2008.
• A certified infinite norm for the implementation of elementary functions, avec Sylvain Chevillard, dans Proceedings of the Seventh International Conference on Quality Software, pages 153-160, Portland, Oregon, États-Unis, octobre 2007, Version préliminaire et Version étendue dans le rapport de recherche 2007-26, LIP, École Normale Supérieure de Lyon, juin 2007.
• Assisted verification of elementary functions using Gappa, avec Florent de Dinechin et Guillaume Melquiond, dans Proceedings of the 21st Annual ACM Symposium on Applied Computing - MCMS Track, vol. 2, pages 1318-1322, Dijon, France, avril 2006, Version préliminaire et Version étendue dans le rapport de recherche N° 5683, INRIA, septembre 2005.

Rapports de recherche :

• On Ziv's rounding test, avec Florent de Dinechin, Jean-Michel Muller et Serge Torres, Rapport de recherche ensl-00693317, LIP, CNRS/ENS Lyon/INRIA/Université de Lyon, LIP6, PEQUAN, UPMC Paris 6, mai 2012.
• Efficient and accurate computation of upper bounds of approximation errors, avec Sylvain Chevillard, John Harrison et Mioara Joldeş, Rapport de recherche 2010-2, LIP, CNRS/ENS Lyon/INRIA/Université de Lyon, INRIA, LORIA, projet CACAO et Intel Corporation, Hillsboro, Oregon, États-Unis, janvier 2010. Article soumis à Theoretical Computer Science; Special Issue on Symbolic and Numeric Computation, 2009.
• Certifying floating-point implementations using Gappa, avec Florent de Dinechin et Guillaume Melquiond, Rapport de recherche arXiv: 0801.0523, LIP, CNRS/ENS Lyon/INRIA/Université de Lyon, janvier 2008.
• Exact and mid-point rounding cases of power(x,y), Rapport de recherche 2006-46, LIP, École Normale Supérieure de Lyon, decembre 2006.
• Basic building blocks for a triple-double intermediate format, Rapport de recherche RR-5702, INRIA, septembre 2005.
• Fast correct rounding of elementary functions in double precision using double-extended arithmetic, avec Florent de Dinechin et David Defour, Rapport de recherche 2004-10, LIP, École Normale Supérieure de Lyon, mars 2004.
• A correctly rounded implementation of the exponential function on the Intel Itanium architecture, Rapport de recherche RR-5024, INRIA, decembre 2003.

Habilitation à Diriger des Recherches (HDR), thèse et mémoires :

• Au-delà de l'arithmétique flottante IEEE754, Habilitation à Diriger des Recherches (HDR), Sorbonne Université, Mai 2019.
• Arrondi correct de fonctions mathématiques - Fonctions univariées et bivariées, certification et automatisation, Thèse de doctorat, École Normale Supérieure de Lyon, octobre 2008.
• Effective evaluation of correctly rounded elementary functions using triple-double intermediate representation, Thèse de diplôme, Technische Universität München, faculté d'Informatique, septembre 2005.
• Ressourcenmanagement über drahtgebundene und drahtlose LAN, Mémoire de projet de développement, Technische Universität München, chair pour les réseaux de communications, 2004.

Présentations et séminaires :

• Conception d’un algorithme numérique correct, avec Guillaume Melquiond, École du CNRS: Précision et Reproductibilité en Calcul Numérique, Fréjus, mars 2013, Transparents.
• The libieee754 compliance library for the IEEE 754-2008 standard, avec Olga Kupriianova, 15th GAMM - IMACS International Symposion on Scientific Computing, Computer Arithmetic and Validated Numerics, Novosibirsk, Russie, septembre 2012.
• There's no Reliable Computing without Reliable Access to Rounding Modes, avec Valérie Ménissier-Morain, 15th GAMM - IMACS International Symposion on Scientific Computing, Computer Arithmetic and Validated Numerics, Novosibirsk, Russie, septembre 2012.
• De l'implantation de fonctions correctement arrondies aux bibliothèques LIBM IEEE 754-2008 clef en main, présentation pour le groupe de travail PEQUAN, Paris, France, février 2011, Transparents.
• L'implantation d'une fonction correctement arrondie, ou : CRLibm for dummies, présentation dans le cadre du projet ANR TaMaDi, Lyon, France, octobre 2010, Transparents.
• Sollya - a numerical software tool for the semi-automatic implementation of efficient correctly rounded mathematical functions, Présentation invitée à la conférence ACA 2008, Hagenberg, Autriche, juillet 2008, Résumé.
• Quand les boucles deviennent des polynômes ou l'implantation automatique de fonctions, présentation aux rencontres RAIM 2008, Lille, France, juin 2008, Transparents.
• Vers une implémentation automatique de fonctions libm, Présentation au cadre du projet EVA-Flo, Perpignan, France, octobre 2007, Transparents.
• Advancements in (cr)libm development, Présentation pour Intel Portland, Portland, Orgeon, États-Unis, octobre 2007, Transparents.
• Towards automatic generation of elementary functions, Présentation pour l'équipe russe de l'Intel Numerics Group, Nizhny Novgorod, Russie, août 2007, Transparents.
• Automatisation du contrôle de précision et de la preuve pour les formats double-double et triple-double, Séminaire de l'équipe CACAO, LORIA, Nancy, France, janvier 2007.
• A Survey of Multiple-Precision Using Floating-Point Arithmetic, Fourth International Workshop on Taylor Methods, Boca Raton, Floride, États-Unis, decembre 2006, Résumé, Transparents.
• Certified infinite norm using interval arithmetic, avec Sylvain Chevillard, 12th GAMM - IMACS International Symposion on Scientific Computing, Computer Arithmetic and Validated Numerics, Duisburg, Allemagne, septembre 2006, Résumé.
• Normes infinies certifiées par l'arithmétique d'intervalles, Journées Nationales d'Arithmétique des Ordinateurs 2006, mai-juin 2006, Transparents.
• Correctly rounding elementary functions using triple-double intermediate representation, Journées Arinews, Perpignan, France, novembre 2005, Transparents.

Divers :

• Users' manual for the Sollya tool, Release 7.0, avec Sylvain Chevillard et Mioara Joldeş, Manuel d'utilisation.
• Users' manual for the Sollya tool, Release 6.0, avec Sylvain Chevillard et Mioara Joldeş, Manuel d'utilisation.
• Users' manual for the Sollya tool, Release 5.0, avec Sylvain Chevillard et Mioara Joldeş, Manuel d'utilisation.
• Users' manual for the Sollya tool, Release 4.0, avec Sylvain Chevillard et Mioara Joldeş, Manuel d'utilisation.
• Users' manual for the Sollya tool, Release 3.0, avec Sylvain Chevillard et Mioara Joldeş, Manuel d'utilisation.

Logiciels libres développés :

• CR-LIBM, avec Florent de Dinechin, David Defour et d'autres: une bibliothèque de fonctions élémentaires correctement arrondies en double précision
• Sollya, avec Sylvain Chevillard: un outil de manipulation de données pour l'implémentation automatisée de fonctions élémentaires. Une documentation se trouve ici.
• Metalibm, avec Olga Kupriianova: un outil pour l'implantation automatique de fonctions mathématiques (libm).

Enseignements :

• TDs de Parallel Numerics, Master Computer Science in Engineering, Technische Universität München
• TDs de Compilation, cours de Master, ENS Lyon
• TDs de Réécriture, cours de Licence, ENS Lyon
• TDs d'Algorithmes pour l'arithmétique 2007, cours de Master, ENS Lyon
• TDs d'Architecture, Systèmes, Réseaux, cours de Licence, ENS Lyon
• TDs d'Algorithmes pour l'arithmétique 2008, cours de Master, ENS Lyon
• TDs/TMEs d'Initiation à l'automatisation des tâches (LI218), cours de Licence 2, UPMC Paris 6
• TDs/TMEs d'Introduction à la programmation impérative en C (LI115), cours de Licence 1, UPMC Paris 6
• Projet en TP du cours "Recherche opérationnelle et optimisation", cours de Master 2, UPMC Paris 6
• TDs/TPs de Parallélisme, cours ELI4, École Polytech UPMC, Paris 6
• Cours, TDs/TMEs d'Introduction à la programmation impérative en C (LI115), cours de Licence 1, UPMC Paris 6
• TDs/TMEs de Calcul Scientifique (LI217), cours de Licence 2, UPMC Paris 6
• Cours, TDs d'Arithmétique des Ordinateurs (AROR), cours de Master, UPMC Paris 6
• Cours, TDs/TMEs de Représentations et méthodes numériques (2I011)", cours de Licence 2, UPMC Paris 6
• Cours, TDs d'Analyse d'Erreurs et Arithmétique Flottante (AFAE), cours de Master, UPMC Paris 6
• Cours, TDs/TMEs de Représentations et méthodes numériques (2I011)", cours de Licence 2, UPMC Paris 6
• Cours de Systèmes d'exploitation - CSCE A321, cours de Licence, University of Alaska Anchorage
• Cours de Automates, Algorithmique et Complexité - CSCE A351, cours de Licence, University of Alaska Anchorage
• Cours de Programmation I (Java) - CSCE A201, cours de Licence, University of Alaska Anchorage

Pour me contacter :

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Dernière mise à jour : 05/02/2024.