Spatiaaliset riippuvuudet reunalaskennan tekoälyssä

Väitöstilaisuuden tiedot

Väitöstilaisuuden päivämäärä ja aika

Väitöstilaisuuden paikka

L3, Linnanmaa, etäyhteys: https://oulu.zoom.us/j/61903666579

Väitöksen aihe

Spatiaaliset riippuvuudet reunalaskennan tekoälyssä

Väittelijä

Filosofian maisteri Lauri Lovén

Tiedekunta ja yksikkö

Oulun yliopiston tutkijakoulu, Tieto- ja sähkötekniikan tiedekunta, Jokapaikan tietotekniikan keskus

Oppiaine

Tietotekniikka

Vastaväittäjä

Professori Schahram Dustdar, Wienin teknillinen yliopisto

Kustos

Dosentti Susanna Pirttikangas, Oulun yliopisto

Lisää tapahtuma kalenteriin

Paikallisuus ja paikkariippuvuudet pieniin laitteisiin ja ympäröivään tietoliikenneverkkoon hajautetuissa tekoälymenetelmissä ja niiden sovelluksissa

Reunalaskenta täydentää pilvilaskentaa. Siinä missä pilvilaskenta perustuu kaukaisiin datakeskuksiin, ottaa reunalaskenta huomioon myös laskentaresurssit matkalla paikallisista laitteista pilveen. Reunalaskennan resurssit ovat ominaisuuksiltaan kirjavia: niiden kapasiteetit saattavat olla hyvin erilaisia, niiden yhteydet saattavat katkeilla ja ne saattavat olla saatavilla vain toisinaan. Toisaalta nykyaikaisia tekoäly- ja koneoppimismenetelmiä käytetään tavallisesti pilvipalveluissa, ja ne olettavat, että laskentaresurssit ovat homogeenisia ja ne ovat saatavilla keskitetysti, skaalautuvasti ja jatkuvasti.

Tämä väitöstyö tutkii reunalaskennan tekoälyä. Reunalaskennan tekoäly on uusi tieteenala, jossa tutkitaan, kuinka reunalaskenta sekä tekoäly- ja koneoppimismenetelmät voidaan yhdistää. Erityisesti väitös pureutuu paikkariippuvuuksiin, jotka kuvaavat havaintojen paikallisia samankaltaisuuksia. Paikkariippuvuudet ovat reunalaskennan tekoälyssä tärkeitä, sillä reunapalveluiden käyttäjät, niiden laskentaresurssit, ja myös dataa tuottavat prosessit ovat usein luonteeltaan paikallisia. Väitös kysyy kolme tutkimuskysymystä. Ensimmäinen hakee menetelmää, jolla paikkariippuvuudet voisi valjastaa käyttöön reunalaskennan tekoälyssä. Toinen ja kolmas tutkimuskysymys ovat luonteeltaan soveltavia, ja etsivät menetelmää reunalaskennan palvelimien sijoitteluun ja ympäristön anturointiin.

Väitöksen tuloksena on, ensinnä, uusi spatiaalinen klusterointimenetelmä, nimeltään PACK, jonka avulla paikkapisteiden joukko voidaan jakaa osiin erilaisten muokattavien ominaisuuksien ja rajoitteiden mukaisesti. Toiseksi, PACK toimii pohjaratkaisuna reunalaskennan palvelimien sijoittelulle ja kuormanjaolle, kun kaupungin laajuinen reunalaskennan asennus halutaan optimoida siten, että käyttäjäkokemus ja palveluntaso saadaan parhaaksi mahdolliseksi. Kolmanneksi, PACK on jälleen kriittisessä roolissa reunatekoälysovelluksessa, jossa massiivinen määrä antureita mittaa ympäristöään, ja antureiden tuottama data sekä datan interpoloinnin aiheuttama laskentakuorma hajautetaan reunalaskennan avulla. Sekä sijoittelu- että anturointisovellus tuottavat parempia tuloksia kuin nykyiset ratkaisut. Lopuksi väitös avaa esiteltyjen menetelmien rajoituksia sekä merkitystä laajemmassa mittakaavassa, ja kartoittaa mahdollisia tulevaisuuden tutkimussuuntia aiheesta.
Viimeksi päivitetty: 17.1.2022