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Enregistrement W6995565811

Optimizing Reinforcement Learning: Fog and Edge Resource Management Through Bootstrapping and Reward Shaping

2023· dissertation· en· W6995565811 sur OpenAlexfundno aff

Notice bibliographique

RevueSpectrum Research Repository (Concordia University) · 2023
Typedissertation
Langueen
DomaineComputer Science
ThématiqueIoT and Edge/Fog Computing
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesFonds de recherche du Québec – Nature et technologiesConcordia University
Mots-clésServerReinforcement learningResource management (computing)Task (project management)Edge computingResource (disambiguation)Service (business)Enhanced Data Rates for GSM EvolutionResource allocationQuality of serviceBootstrapping (finance)
DOInon disponible

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

The rapid and extensive use of technology is unprecedented. From small devices like sensors and mobile phones to large systems like servers and data centers, a wide range of computing setups exists to meet human needs. However, the increased demand has raised concerns about whether these setups can handle the load. Fog and edge computing are concepts that bring servers closer to users to improve response time and service quality. But the availability of these fog devices is limited, highlighting the need for systems to manage computing resources. These systems' main task is to efficiently distribute services across available resources and adapt to changing needs. Existing resource management solutions still possess challenges and limitations with regards to the quality of decisions due to their increasing complexity. \n \nIn this thesis, our main motivation is leveraging AI in addressing resource management, which stems from its ability to intelligently handle complex and dynamic scenarios, such as optimizing service placement, predicting demands, and adapting to changing environments. AI's capacity to learn from data and make informed decisions offers a promising approach to efficiently manage computing resources in a rapidly evolving technological landscape. This research is motivated by four main goals: (1) creating a strong computing architecture that can meet diverse user needs across various applications managed by a resource management system; (2) using AI to develop resource management solutions that handle decisions like placement and scaling, as well as predict user demands and resource availability; (3) ensuring the AI solution is reliable despite potential errors by improving its performance or having a backup plan; (4) making the AI solution adaptable to sudden environmental changes to keep decisions effective. \n \nThe thesis aims to address these gaps by: (1) designing an effective networking and computing architecture in the context of on-demand fog and edge formation, while supporting an Intelligent Computing Resource Management solution (ICRM) for multi-types of applications through offline learning and bootstrapping; (2) using DRL to build the ICRM, driven by a Markov Decision Process (MDP) environment design that produces actions related to host selection and service placement while accounting for the change in user demands; (3) enhancing the proposed MDP by adding the support for predicting the change in both user demands and available computing resources, where the agent becomes capable for issues horizontal and vertical resource scaling decisions in multi-applications setting; (4) introducing the first solution to speed the learning speed of DRL agent by devising a Graph Convolutional Network solution as a potential-based reward shaping solution; (5) developing another reward shaping solution based on Convolutional Neural Network (CNN) carefully designed and inspired by the value iteration network (VIN), to speed learning. Besides these contributions, we present a set of experimental studies and simulations using real-world test cases for each of the contributions compared to state-of-the-art solutions. \n \nIn conclusion, this thesis identifies research gaps that warrant further exploration in the future.

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.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,002
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,006
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,005
Score d'incertitude au seuil0,010

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0020,006
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,000
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,001
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,002
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0030,000

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 Opus0,048
Tête enseignante GPT0,285
Écart entre enseignants0,236 · 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

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations0
Publié2023
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