We provide the first deterministic distributed synchronizer with near-optimal time complexity and message complexity overheads. Concretely, given any distributed algorithm $\mathcal{A}$ that has time complexity $T$ and message complexity $M$ in the synchronous message-passing model (subject to some care in defining the model), the synchronizer provides a distributed algorithm $\mathcal{A}'$ that runs in the asynchronous message-passing model with time complexity $T \cdot poly(\log n)$ and message complexity $(M+m)\cdot poly(\log n)$. Here, $n$ and $m$ denote the number of nodes and edges in the network, respectively. The synchronizer is deterministic in the sense that if algorithm $\mathcal{A}$ is deterministic, then so is algorithm $\mathcal{A}'$. Previously, only a randomized synchronizer with near-optimal overheads was known by seminal results of Awerbuch, Patt-Shamir, Peleg, and Saks [STOC 1992] and Awerbuch and Peleg [FOCS 1990]. We also point out and fix some inaccuracies in these prior works. As concrete applications of our synchronizer, we resolve some longstanding and fundamental open problems in distributed algorithms: we get the first asynchronous deterministic distributed algorithms with near-optimal time and message complexities for leader election, breadth-first search tree, and minimum spanning tree computations: these all have message complexity $\tilde{O}(m)$ message complexity. The former two have $\tilde{O}(D)$ time complexity, where $D$ denotes the network diameter, and the latter has $\tilde{O}(D+\sqrt{n})$ time complexity. All these bounds are optimal up to logarithmic factors. Previously all such near-optimal algorithms were either restricted to the synchronous setting or required randomization.


翻译:我们提供了首个具有近优时间复杂度和消息复杂度开销的确定性分布式同步器。具体而言,给定任意在同步消息传递模型下具有时间复杂度$T$和消息复杂度$M$的分布式算法$\mathcal{A}$(需对模型定义进行适当调整),该同步器可构造一个在异步消息传递模型下运行的分布式算法$\mathcal{A}'$,其时间复杂度为$T \cdot poly(\log n)$,消息复杂度为$(M+m)\cdot poly(\log n)$。其中$n$和$m$分别表示网络中的节点数和边数。该同步器是确定性的,即若算法$\mathcal{A}$是确定性的,则算法$\mathcal{A}'$也是确定性的。此前,仅由Awerbuch、Patt-Shamir、Peleg和Saks [STOC 1992]以及Awerbuch和Peleg [FOCS 1990]的开创性工作给出了具有近优开销的随机化同步器。我们还指出并修正了这些先前工作中存在的一些不精确之处。作为我们同步器的具体应用,我们解决了分布式算法中一些长期存在的根本性开放问题:首次实现了领导者选举、广度优先搜索树和最小生成树计算的异步确定性分布式算法,且具有近优时间复杂度和消息复杂度:这些算法的消息复杂度均为$\tilde{O}(m)$,前两个算法的时间复杂度为$\tilde{O}(D)$($D$表示网络直径),最后一个算法的时间复杂度为$\tilde{O}(D+\sqrt{n})$。所有这些界在对数因子意义下均为最优。此前,所有这类近优算法要么局限于同步环境,要么需要随机化。

0
下载
关闭预览

相关内容

Networking:IFIP International Conferences on Networking。 Explanation:国际网络会议。 Publisher:IFIP。 SIT: http://dblp.uni-trier.de/db/conf/networking/index.html
不可错过!《机器学习100讲》课程,UBC Mark Schmidt讲授
专知会员服务
76+阅读 · 2022年6月28日
专知会员服务
55+阅读 · 2020年9月7日
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
94+阅读 · 2019年10月10日
强化学习三篇论文 避免遗忘等
CreateAMind
20+阅读 · 2019年5月24日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
视频超分辨 Detail-revealing Deep Video Super-resolution 论文笔记
统计学习与视觉计算组
17+阅读 · 2018年3月16日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2009年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年6月23日
VIP会员
最新内容
《基于深度强化学习的反无人机技术研究》178页
专知会员服务
1+阅读 · 今天16:06
“史诗怒火”行动与“AI中心战”模式的浮现
专知会员服务
1+阅读 · 今天15:31
【CVPR2026教程】扩散模型的解析理解
专知会员服务
0+阅读 · 今天14:49
马赛克战:俄乌战场透析
专知会员服务
13+阅读 · 今天4:12
《利用人工智能增强军事决策》
专知会员服务
4+阅读 · 今天4:09
《自动机器学习在军事数据耕耘法中的应用》
专知会员服务
6+阅读 · 今天4:02
为何指挥所生存能力要求范式转变
专知会员服务
5+阅读 · 今天3:54
打造“新蛛网”模式与高科技动员
专知会员服务
4+阅读 · 今天3:33
“蛛网”行动一周年:远程无人机战争
专知会员服务
3+阅读 · 今天3:23
【剑桥博士论文】智能体-环境协同优化
专知会员服务
7+阅读 · 6月9日
相关资讯
强化学习三篇论文 避免遗忘等
CreateAMind
20+阅读 · 2019年5月24日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
视频超分辨 Detail-revealing Deep Video Super-resolution 论文笔记
统计学习与视觉计算组
17+阅读 · 2018年3月16日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2009年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员