Handling heterogeneity and unpredictability are two core problems in pervasive computing. The challenge is to seamlessly integrate devices with varying computational resources in a dynamic environment to form a cohesive system that can fulfill the needs of all participants. Existing work on adaptive systems typically focuses on optimizing individual variables or low-level Service Level Objectives (SLOs), such as constraining the usage of specific resources. While low-level control mechanisms permit fine-grained control over a system, they introduce considerable complexity, particularly in dynamic environments. To this end, we propose drawing from Active Inference (AIF), a neuroscientific framework for designing adaptive agents. Specifically, we introduce a conceptual agent for heterogeneous pervasive systems that permits setting global systems constraints as high-level SLOs. Instead of manually setting low-level SLOs, the system finds an equilibrium that can adapt to environmental changes. We demonstrate the viability of our AIF agents with an extensive experiment design, using heterogeneous and lifelong federated learning as an application scenario. We conduct our experiments on a physical testbed of devices with different resource types and vendor specifications. The results provide convincing evidence that an AIF agent can adapt a system to environmental changes. In particular, the AIF agent can balance competing SLOs in resource heterogeneous environments to ensure up to 98% fulfillment rate.


翻译:处理异构性和不可预测性是普适计算中的两个核心问题。其挑战在于如何将具有不同计算资源的设备无缝集成到动态环境中,形成一个能够满足所有参与者需求的协同系统。现有自适应系统研究通常侧重于优化单个变量或低层服务级别目标(SLO),例如限制特定资源的使用。虽然低层控制机制允许对系统进行细粒度控制,但它们引入了显著的复杂性,尤其在动态环境中。为此,我们提出借鉴主动推理(AIF)这一神经科学框架来设计自适应智能体。具体而言,我们为异构普适系统引入了一种概念性智能体,允许将全局系统约束设定为高层SLO。该系统无需手动设置低层SLO,即可找到能够适应环境变化的平衡状态。我们通过精心设计的实验方案,以异构与终身联邦学习作为应用场景,验证了AIF智能体的可行性。实验在包含不同资源类型和供应商规格设备的物理测试平台上进行。结果提供了令人信服的证据,表明AIF智能体能够使系统适应环境变化。特别地,在资源异构环境中,AIF智能体可平衡相互竞争的服务级别目标,确保高达98%的满足率。

0
下载
关闭预览

相关内容

FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017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
2+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
Arxiv
31+阅读 · 2021年6月30日
Deep Anomaly Detection with Outlier Exposure
Arxiv
17+阅读 · 2018年12月21日
VIP会员
相关资讯
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017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
2+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
Top
微信扫码咨询专知VIP会员