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Enregistrement W2996401364 · doi:10.1145/3434391

Scalable Pattern Matching in Metadata Graphs via Constraint Checking

2021· preprint· en· W2996401364 sur OpenAlex

Pourquoi ce travail est dans la base

Une base qui oublie comment elle a trouvé un travail ne peut pas être vérifiée. Voici les voies qui ont admis celui-ci.

affAu moins un auteur déclare une institution canadienne dans l'instantané OpenAlex épinglé.

Notice bibliographique

RevueACM Transactions on Parallel Computing · 2021
Typepreprint
Langueen
DomaineComputer Science
ThématiqueGraph Theory and Algorithms
Établissements canadiensUniversity of British Columbia
Organismes subventionnairesLawrence Livermore National LaboratoryU.S. Department of Energy
Mots-clésComputer scienceScalabilityTheoretical computer scienceVertex (graph theory)Iterated functionGraphDatabaseMathematics

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Pattern matching is a fundamental tool for answering complex graph queries. Unfortunately, existing solutions have limited capabilities: They do not scale to process large graphs and/or support only a restricted set of search templates or usage scenarios. Moreover, the algorithms at the core of the existing techniques are not suitable for today’s graph processing infrastructures relying on horizontal scalability and shared-nothing clusters, as most of these algorithms are inherently sequential and difficult to parallelize. We present an algorithmic pipeline that bases pattern matching on constraint checking . The key intuition is that each vertex and edge participating in a match has to meet a set of constraints implicitly specified by the search template. These constraints can be verified independently and typically are less expensive to compute than searching the full template. The pipeline we propose generates these constraints and iterates over them to eliminate all the vertices and edges that do not participate in any match, thus reducing the background graph to a subgraph that is the union of all template matches—the complete set of all vertices and edges that participate in at least one match. Additional analysis can be performed on this annotated, reduced graph, such as full match enumeration, match counting, or computing vertex/edge centrality. Furthermore, a vertex-centric formulation for constraint checking algorithms exists, and this makes it possible to harness existing high-performance, vertex-centric graph processing frameworks. This technique (i) enables highly scalable pattern matching in metadata (labeled) graphs; (ii) supports arbitrary patterns with 100% precision; (iii) enables tradeoffs between precision and time-to-solution, while always selects all vertices and edges that participate in matches, thus offering 100% recall; and (iv) supports a set of popular data analytics scenarios. We implement our approach on top of HavoqGT, an open-source asynchronous graph processing framework, and demonstrate its advantages through strong and weak scaling experiments on massive scale real-world (up to 257 billion edges) and synthetic (up to 4.4 trillion edges) labeled graphs, respectively, and at scales (1,024 nodes / 36,864 cores), orders of magnitude larger than used in the past for similar problems. This article serves two purposes: First, it synthesises the knowledge accumulated during a long-term project [Reza et al. 2017, 2018; Tripoul et al. 2018]. Second, it presents new system features, usage scenarios, optimizations, and comparisons with related work that strengthen the confidence that pattern matching based on iterative pruning via constraint checking is an effective and scalable approach in practice. The new contributions include the following: (i) We demonstrate the ability of the constraint checking approach to efficiently support two additional search scenarios that often emerge in practice, interactive incremental search and exploratory search . (ii) We empirically compare our solution with two additional state-of-the-art systems, Arabsque [Teixeira et al. 2015] and TriAD [Gurajada et al. 2014]. (iii) We show the ability of our solution to accommodate a more diverse range of datasets with varying properties, e.g., scale, skewness, label distribution, and match frequency. (iv) We introduce or extend a number of system features (e.g., work aggregation, load balancing, and the ability to cap the generated traffic) and design optimizations and demonstrate their advantages with respect to improving performance and scalability. (v) We present bottleneck analysis and insights into artifacts that influence performance. (vi) We present a theoretical complexity argument that motivates the performance gains we observe.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Prédiction distillée sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesMéta-épidémiologie (sens strict), Communication savante, Intégrité de la recherche
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Méthodes · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,688
Score d'incertitude au seuil1,000

Scores Codex et Gemma par catégorie

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,001
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,000
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0030,001
Intégrité de la recherche0,0000,002
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0000,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,028
Tête enseignante GPT0,267
Écart entre enseignants0,239 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle