We study the balanced $k$-way hypergraph partitioning problem, with a special focus on its practical applications to manycore scheduling. Given a hypergraph on $n$ nodes, our goal is to partition the node set into $k$ parts of size at most $(1+\epsilon)\cdot \frac{n}{k}$ each, while minimizing the cost of the partitioning, defined as the number of cut hyperedges, possibly also weighted by the number of partitions they intersect. We show that this problem cannot be approximated to within a $n^{1/\text{poly} \log\log n}$ factor of the optimal solution in polynomial time if the Exponential Time Hypothesis holds, even for hypergraphs of maximal degree 2. We also study the hardness of the partitioning problem from a parameterized complexity perspective, and in the more general case when we have multiple balance constraints. Furthermore, we consider two extensions of the partitioning problem that are motivated from practical considerations. Firstly, we introduce the concept of hyperDAGs to model precedence-constrained computations as hypergraphs, and we analyze the adaptation of the balanced partitioning problem to this case. Secondly, we study the hierarchical partitioning problem to model hierarchical NUMA (non-uniform memory access) effects in modern computer architectures, and we show that ignoring this hierarchical aspect of the communication cost can yield significantly weaker solutions.


翻译:我们研究平衡$k$路超图划分问题,特别关注其在多核调度中的实际应用。给定一个包含$n$个节点的超图,目标是将节点集划分为$k$个部分,每个部分的大小至多为$(1+\epsilon)\cdot \frac{n}{k}$,同时最小化划分代价(定义为被切割的超边数量,可能还按其所跨分区数量加权)。我们证明:若指数时间假说成立,则即使在最大度为2的超图中,该问题在多项式时间内也无法近似达到最优解的$n^{1/\text{poly} \log\log n}$因子以内。我们还从参数化复杂性角度研究了划分问题的难度,以及在具有多重平衡约束的更一般情形下的难度。此外,我们考虑了由实际需求驱动的两个扩展问题:首先,引入超有向无环图概念将带优先级约束的计算建模为超图,并分析平衡划分问题在该情形下的适应性;其次,研究层次化划分问题以模拟现代计算机架构中的层次化非均匀内存访问效应,并证明忽略通信代价的层次化特性可能产生显著较差的解。

0
下载
关闭预览

相关内容

因果图,Causal Graphs,52页ppt
专知会员服务
254+阅读 · 2020年4月19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
征稿 | International Joint Conference on Knowledge Graphs (IJCKG)
开放知识图谱
2+阅读 · 2022年5月20日
图机器学习 2.2-2.4 Properties of Networks, Random Graph
图与推荐
10+阅读 · 2020年3月28日
灾难性遗忘问题新视角:迁移-干扰平衡
CreateAMind
17+阅读 · 2019年7月6日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
深度自进化聚类:Deep Self-Evolution Clustering
我爱读PAMI
15+阅读 · 2019年4月13日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12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
【推荐】深度学习目标检测概览
机器学习研究会
10+阅读 · 2017年9月1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 · 2014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
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年5月22日
VIP会员
最新内容
ICML 2026 | CFPO:用反事实策略优化提升多模态推理
专知会员服务
1+阅读 · 今天14:45
综述 | 世界动作模型:少做梦,多行动
专知会员服务
1+阅读 · 今天14:43
美以伊冲突:无人机与人工智能的运用
专知会员服务
3+阅读 · 今天14:31
《特种部队在透明战场中的生存力》最新报告
专知会员服务
2+阅读 · 今天14:11
《人工智能生成的零日漏洞:对未来作战的影响》
综述 | 3D场景图:开放挑战与未来方向
专知会员服务
8+阅读 · 6月22日
21世纪的无人机战争
专知会员服务
4+阅读 · 6月22日
《量子技术的军事任务技术适配与利用》
专知会员服务
5+阅读 · 6月22日
相关资讯
征稿 | International Joint Conference on Knowledge Graphs (IJCKG)
开放知识图谱
2+阅读 · 2022年5月20日
图机器学习 2.2-2.4 Properties of Networks, Random Graph
图与推荐
10+阅读 · 2020年3月28日
灾难性遗忘问题新视角:迁移-干扰平衡
CreateAMind
17+阅读 · 2019年7月6日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
深度自进化聚类:Deep Self-Evolution Clustering
我爱读PAMI
15+阅读 · 2019年4月13日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12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
【推荐】深度学习目标检测概览
机器学习研究会
10+阅读 · 2017年9月1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 · 2014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
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员