"используются самые быстрые конструкции" - точно? я никого не знаю, кто бы мог такое сказать про свой код =)
Ваши предложения по оптимизации кажутся мне очень страшными. не легче ли перейти на питон, если вы уже такие сложные решения рассматриваете?
А данные ваши где хранятся? Надеюсь, в data.table? очень-очень быстрый. и там есть пространство для дальнейшей оптимизации. Крайне поверхностное предложение, но все же, может поможет.