Abstract: We introduce the sparse operator compression to compress a self-adjoint 
higher order elliptic operator with rough coefficients and various boundary conditions. 
The operator compression is achieved by using localized basis functions, that are energy 
minimizing functions on local patches. On a regular mesh with mesh size, the 
localized basis functions have supports of diameter $O(h log(1/h))$, and give optimal 
compression rate of the solution operator. We show that  our method achieves the 
optimal compression rate of the solution operator. We then discuss how to generalize 
this operator compression to develop a fast solver for graph Laplacians with rough 
coefficients using a novel energy decomposition method. This decomposition 
framework naturally reflects the intrinsic geometric information of the operator that 
inherits the localities of the topological structure. 
Utilizing this information, we proposea multiresolution operator compression scheme for the 
inverse operator of a symmetric positive definite matrix with controllable compression error 
and condition number. 
This is a joint work with  Pengchuan Zhang, De Huang, and Ka Chun Lam.