Real-time status updating applications increasingly rely on networks of devices and edge nodes to maintain data freshness, as quantified by the age of information (AoI) metric. Given that edge computing nodes exhibit uncertain and time-varying dynamics, it is essential to identify the optimal edge node with high confidence and sample efficiency, even without prior knowledge of these dynamics, to ensure timely updates. To address this challenge, we introduce the first best arm identification (BAI) problem aimed at minimizing the long-term average AoI under a fixed confidence setting, framed within the context of a restless multi-armed bandit (RMAB) model. In this model, each arm evolves independently according to an unknown Markov chain over time, regardless of whether it is selected. To capture the temporal trajectories of AoI in the presence of unknown restless dynamics, we develop an age-aware LUCB algorithm that incorporates Markovian sampling. Additionally, we establish an instance-dependent upper bound on the sample complexity, which captures the difficulty of the problem as a function of the underlying Markov mixing behavior. Moreover, we derive an information-theoretic lower bound to characterize the fundamental challenges of the problem. We show that the sample complexity is influenced by the temporal correlation of the Markov dynamics, aligning with the intuition offered by the upper bound. Our numerical results show that, compared to existing benchmarks, the proposed scheme significantly reduces sampling costs, particularly under more stringent confidence levels.


翻译:实时状态更新应用日益依赖于设备与边缘节点构成的网络来维持数据新鲜度,该特性通过信息年龄(AoI)指标进行量化。鉴于边缘计算节点表现出不确定且时变的动态特性,即使在没有这些动态先验知识的情况下,也必须以高置信度和采样效率识别最优边缘节点,从而确保更新的时效性。为应对这一挑战,我们首次提出了在固定置信度设置下最小化长期平均AoI的最优臂识别(BAI)问题,该问题被构建于动态多臂赌博机(RMAB)模型的框架内。在此模型中,每个臂随时间根据未知的马尔可夫链独立演化,无论其是否被选择。为捕捉存在未知动态演化特性时AoI的时间轨迹,我们开发了一种融合马尔可夫采样的年龄感知LUCB算法。此外,我们建立了样本复杂度的实例相关上界,该上界通过底层马尔可夫混合行为函数刻画了问题的难度。进一步,我们推导了信息论下界以描述该问题的本质挑战。我们证明样本复杂度受马尔可夫动态时间相关性的影响,这与上界所揭示的直观理解相一致。数值结果表明,相较于现有基准方法,所提方案显著降低了采样成本,在更严格的置信水平下效果尤为明显。

0
下载
关闭预览

相关内容

军事战术边缘计算的重要性
专知会员服务
19+阅读 · 2025年10月14日
《边缘计算网络安全最佳实践概述》
专知会员服务
39+阅读 · 2022年7月6日
最新《动态网络嵌入》综述论文,25页pdf
专知
37+阅读 · 2020年6月17日
边缘计算应用:传感数据异常实时检测算法
计算机研究与发展
11+阅读 · 2018年4月10日
论文浅尝 | Know-Evolve: Deep Temporal Reasoning for Dynamic KG
开放知识图谱
36+阅读 · 2018年3月30日
边缘计算:万物互联时代新型计算模型
计算机研究与发展
15+阅读 · 2017年5月19日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31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
0+阅读 · 2015年12月31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
0+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 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
BES:让语言模型通过双向进化搜索自我改进
专知会员服务
3+阅读 · 5月30日
以色列-美国-伊朗战争中的无人机:关键要点
专知会员服务
4+阅读 · 5月30日
《Palantir任务保障性软件安全标准(MA-S2)》
专知会员服务
10+阅读 · 5月30日
基于声学的无人机检测技术综述
专知会员服务
7+阅读 · 5月30日
《当代混合战争分析框架:俄乌战争经验教训》
战略前沿人工智能的再思考(中文)
专知会员服务
8+阅读 · 5月29日
《量化地基防空系统间接效应的博弈论方法》
专知会员服务
6+阅读 · 5月29日
相关VIP内容
军事战术边缘计算的重要性
专知会员服务
19+阅读 · 2025年10月14日
《边缘计算网络安全最佳实践概述》
专知会员服务
39+阅读 · 2022年7月6日
相关基金
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31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
0+阅读 · 2015年12月31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
0+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 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员