Abstrakti
Tutkin tässä väitöskirjatyössä hajautetun laskennan vaativuusteoriaa synkronisissa viestinvälitysmalleissa. Työ keskittyy paikallisiin ongelmiin, eli ongelmiin, joiden ratkaisu voidaan löytää käyttäen vain vähäinen määrä kommunikaatiota. Tutkitussa asetelmassa kommunikaatioverkko on myös ongelman syöte. Hajautetun järjestelmän täytyy löytää ratkaisu, joka liittyy tämän verkon rakenteeseen ja jokaisen verkon solmun täytyy tuottaa oma osansa tulosteesta.
Työssä tutkitaan hajautetun laskennan standardimalleihin kuuluvaa LOCAL-mallia. Tämä malli ei huomioi erilaisia hajautetun laskennan haasteita, kuten vikoja, ruuhkautumista, tai laskenta- ja muistivaatimuksia. Tätä mallia tutkitaan paikallisuuden ymmärtämiseksi: kuinka kauas informaatiota täytyy propagoida, jotta ongelma voidaan ratkaista hajautetusti? Kuinka monta kommunikaatiokierrosta ongelman ratkaiseminen vaatii?
Monet kiinnostavat ongelmat, kuten kommunikaatioverkon virittävän puun löytäminen, ovat globaaleja ongelmia. Tässä työssä tarkastelemme toista ääripäätä: ongelmia, jotka voidaan ratkaista ajassa, joka on kokonaan riippumaton tai korkeintaan heikosti riippuvainen kommunikaatioverkon koosta. Tällaisia ongelmia ovat esimerkiksi klassiset symmetrianrikkomisongelmat kuten väritys ja riippumattomat joukot. Tyypillisesti näiden ongelmien aikavaativuus riippuu kahdesta tekijästä, verkon koosta ja sen maksimiasteluvusta. Yhteys verkon kokoon on melko hyvin ymmärretty, mutta riippuvuus maksimiasteluvusta ei. Tunnettujen ylä- ja alarajojen erotus on eksponentiaalinen. Kehittämämme alarajatekniikka antaa ensimmäisen maksimiasteluvun suhteen lineaarisen alarajan luonnolliselle verkko-ongelmalle.
Lisäksi olemme tutkineet solmuille annettavien uniikkien nimien vaikutusta. Vaikka tyypillisesti uniikit tunnisteet eivät auta vakioaikaisia algoritmeja, näytämme, että tietyissä tilanteissa niitä voidaan hyödyntää. Paikallisten päätösongelmien tapauksessa, jossa solmujen täytyy tarkastaa annettu ratkaisu uuden rakentamisen sijaan, karakterisoimme sen informaation määrän, joka riittää ja vaaditaan uniikkien tunnisteiden korvaamiseen.
Viimeiseksi tutkimme epädeterministisyyden vaikutusta paikallisiin päätösongelmiin. Kehitämme paikallisen päätöshierarkian, joka on analoginen keskitetyn laskennan polynomisen hierarkian kanssa, ja tutkimme tämän hierarkian rakennetta.
Väitöskirjatyö keskittyy rakenteellisiin tuloksiin, erityisesti mahdottomuustuloksiin. Verkon asteluvusta riippuvat alarajatulokset edustavat täysin uudenlaista alarajatekniikkaa, joka hyödyntää verkossa olevaa symmetriaa.
Julkaisun otsikon käännös | Lower bounds in distributed computing |
---|---|
Alkuperäiskieli | Englanti |
Pätevyys | Tohtorintutkinto |
Myöntävä instituutio |
|
Valvoja/neuvonantaja |
|
Kustantaja | |
Painoksen ISBN | 978-952-60-7138-1 |
Sähköinen ISBN | 978-952-60-7137-4 |
Tila | Julkaistu - 2016 |
OKM-julkaisutyyppi | G5 Artikkeliväitöskirja |
Tutkimusalat
- hajautettu laskenta
- paikalliset algoritmit
- alarajat