随着智能设备产生的数据快速增长以及物联网(IoT)时代的处理需求的指数激增,资源丰富的云中心已被用来应对这些挑战。为了减轻云中心的负担,边缘云计算卸载成为一个有前途的解决方案,因为通过将计算任务从云到边缘设备缩小计算任务可以改善性能和服务质量(QOS),从而缩短了数据源和计算之间的接近度。已经提出了几种Edge-Cloud计算卸载的优化模型,以考虑计算成本和异质通信成本。但是,没有共同考虑几个重要因素,例如任务的异质性,节点之间的负载平衡以及计算任务所产生的利润,这导致了本文提出的PECCO的利润和面向成本的计算。考虑到该模型本质上很难并且优化目标是无可分析的,我们提出了改进的蛾式优化器PECCO-MFI,该pecco-MFI解决了原始的moth-flame优化器的某些缺陷,并将其集成在边缘环境下。在优化边缘云环境下提议的任务卸载模型时,进行了全面的实验,以验证所提出的方法的出色性能。
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In this paper, we allocate IoT devices as resources for smart services with time-constrained resource requirements. The allocation method named as BRAD can work under multiple resource scenarios with diverse resource richnesses, availabilities and costs, such as the intelligent healthcare system deployed by Harbin Institute of Technology (HIT-IHC). The allocation aims for bimetric-balancing under the multi-scenario case, i.e., the profit and cost associated with service satisfaction are jointly optimised and balanced wisely. Besides, we abstract IoT devices as digital objects (DO) to make them easier to interact with during resource allocation. Considering that the problem is NP-Hard and the optimisation objective is not differentiable, we utilise Grey Wolf Optimisation (GWO) algorithm as the model optimiser. Specifically, we tackle the deficiencies of GWO and significantly improve its performance by introducing three new mechanisms to form the BRAD-GWA algorithm. Comprehensive experiments are conducted on realistic HIT-IHC IoT testbeds and several algorithms are compared, including the allocation method originally used by HIT-IHC system to verify the effectiveness of the BRAD-GWA. The BRAD-GWA achieves a 3.14 times and 29.6% objective reduction compared with the HIT-IHC and the original GWO algorithm, respectively.
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物流运营商最近提出了一项技术,可以帮助降低城市货运分销中的交通拥堵和运营成本,最近提出了移动包裹储物柜(MPLS)。鉴于他们能够在整个部署领域搬迁,因此他们具有提高客户可访问性和便利性的潜力。在这项研究中,我们制定了移动包裹储物柜问题(MPLP),这是位置路由问题(LRP)的特殊情况,该案例确定了整天MPL的最佳中途停留位置以及计划相应的交付路线。开发了基于混合Q学习网络的方法(HQM),以解决所得大问题实例的计算复杂性,同时逃脱了本地Optima。此外,HQM与全球和局部搜索机制集成在一起,以解决经典强化学习(RL)方法所面临的探索和剥削困境。我们检查了HQM在不同问题大小(最多200个节点)下的性能,并根据遗传算法(GA)进行了基准测试。我们的结果表明,HQM获得的平均奖励比GA高1.96倍,这表明HQM具有更好的优化能力。最后,我们确定有助于车队规模要求,旅行距离和服务延迟的关键因素。我们的发现概述了MPL的效率主要取决于时间窗口的长度和MPL中断的部署。
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使用人工智能(AI)赋予无线网络中数据量的前所未有的数据量激增,为提供无处不在的数据驱动智能服务而开辟了新的视野。通过集中收集数据集和培训模型来实现传统的云彩中心学习(ML)基础的服务。然而,这种传统的训练技术包括两个挑战:(i)由于数据通信增加而导致的高通信和能源成本,(ii)通过允许不受信任的各方利用这些信息来威胁数据隐私。最近,鉴于这些限制,一种新兴的新兴技术,包括联合学习(FL),以使ML带到无线网络的边缘。通过以分布式方式培训全局模型,可以通过FL Server策划的全局模型来提取数据孤岛的好处。 FL利用分散的数据集和参与客户的计算资源,在不影响数据隐私的情况下开发广义ML模型。在本文中,我们介绍了对FL的基本面和能够实现技术的全面调查。此外,提出了一个广泛的研究,详细说明了无线网络中的流体的各种应用,并突出了他们的挑战和局限性。进一步探索了FL的疗效,其新兴的前瞻性超出了第五代(B5G)和第六代(6G)通信系统。本调查的目的是在关键的无线技术中概述了流动的技术,这些技术将作为建立对该主题的坚定了解的基础。最后,我们向未来的研究方向提供前进的道路。
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In recent years, the exponential proliferation of smart devices with their intelligent applications poses severe challenges on conventional cellular networks. Such challenges can be potentially overcome by integrating communication, computing, caching, and control (i4C) technologies. In this survey, we first give a snapshot of different aspects of the i4C, comprising background, motivation, leading technological enablers, potential applications, and use cases. Next, we describe different models of communication, computing, caching, and control (4C) to lay the foundation of the integration approach. We review current state-of-the-art research efforts related to the i4C, focusing on recent trends of both conventional and artificial intelligence (AI)-based integration approaches. We also highlight the need for intelligence in resources integration. Then, we discuss integration of sensing and communication (ISAC) and classify the integration approaches into various classes. Finally, we propose open challenges and present future research directions for beyond 5G networks, such as 6G.
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如今,混合云平台作为打算实施私人和公共云应用组合的组织的有吸引力的解决方案,以满足其盈利能力。但是,这只能通过在加速执行过程时利用可用资源来实现。因此,部署新应用程序需要将其中一些流程致力于私有云解决方案,同时将其他过程分配给公共云。在此上下文中,设置本工作以帮助最小化相关成本,并在最小的执行时间内为最佳服务放置解决方案提供有效的选择。已经应用了几种进化算法来解决服务放置问题,并且在处理复杂的解决方案空间以提供最佳放置并经常产生短的执行时间。除了在处理服务放置问题方面发明细缺乏鲁棒性之外,还发现标准BPSO算法显示出显着的缺点,即容易捕获到本地Optima之外。因此,为了克服与标准BPSO相关的关键缺点,提出了增强的二进制粒子群优化(E-BPSO)算法,由粒子位置更新方程的修改组成,最初从连续PSO激发。我们所提出的E-BPSO算法显示在成本和执行时间方面以实际基准测试优越最先进的方法。
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随着人工智能(AI)的积极发展,基于深神经网络(DNN)的智能应用会改变人们的生活方式和生产效率。但是,从网络边缘生成的大量计算和数据成为主要的瓶颈,传统的基于云的计算模式无法满足实时处理任务的要求。为了解决上述问题,通过将AI模型训练和推理功能嵌入网络边缘,Edge Intelligence(EI)成为AI领域的尖端方向。此外,云,边缘和终端设备之间的协作DNN推断提供了一种有希望的方法来增强EI。然而,目前,以EI为导向的协作DNN推断仍处于早期阶段,缺乏对现有研究工作的系统分类和讨论。因此,我们已经对有关以EI为导向的协作DNN推断的最新研究进行了全面调查。在本文中,我们首先回顾了EI的背景和动机。然后,我们为EI分类了四个典型的DNN推理范例,并分析其特征和关键技术。最后,我们总结了协作DNN推断的当前挑战,讨论未来的发展趋势并提供未来的研究方向。
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智能物联网环境(iiote)由可以协作执行半自动的IOT应用的异构装置,其示例包括高度自动化的制造单元或自主交互收获机器。能量效率是这种边缘环境中的关键,因为它们通常基于由无线和电池运行设备组成的基础设施,例如电子拖拉机,无人机,自动引导车辆(AGV)S和机器人。总能源消耗从多种技术技术汲取贡献,使得能够实现边缘计算和通信,分布式学习以及分布式分区和智能合同。本文提供了本技术的最先进的概述,并说明了它们的功能和性能,特别关注资源,延迟,隐私和能源消耗之间的权衡。最后,本文提供了一种在节能IIOTE和路线图中集成这些能力技术的愿景,以解决开放的研究挑战
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近年来,物联网设备的数量越来越快,这导致了用于管理,存储,分析和从不同物联网设备的原始数据做出决定的具有挑战性的任务,尤其是对于延时敏感的应用程序。在车辆网络(VANET)环境中,由于常见的拓扑变化,车辆的动态性质使当前的开放研究发出更具挑战性,这可能导致车辆之间断开连接。为此,已经在5G基础设施上计算了云和雾化的背景下提出了许多研究工作。另一方面,有多种研究提案旨在延长车辆之间的连接时间。已经定义了车辆社交网络(VSN)以减少车辆之间的连接时间的负担。本调查纸首先提供了关于雾,云和相关范例,如5G和SDN的必要背景信息和定义。然后,它将读者介绍给车辆社交网络,不同的指标和VSN和在线社交网络之间的主要差异。最后,本调查调查了在展示不同架构的VANET背景下的相关工作,以解决雾计算中的不同问题。此外,它提供了不同方法的分类,并在雾和云的上下文中讨论所需的指标,并将其与车辆社交网络进行比较。与VSN和雾计算领域的新研究挑战和趋势一起讨论了相关相关工程的比较。
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随着智能机器人的广泛渗透,在多种领域,机器人中的同时定位和映射(SLAM)技术在社区中引起了不断的关注。然而,由于机器人的密集图形计算和机器人的有限计算能力之间的性能矛盾,在多个机器人上的合作仍然仍然具有挑战性。虽然传统的解决方案来到功能作为外部计算提供商的强大云服务器,但我们通过实际测量显示数据卸载中的显着通信开销可以防止其实际部署。为了解决这些挑战,本文将新兴边缘计算范例促进到多机器人SLAM中,提出了一种多机器人激光器SLAM系统,该系统专注于在机器人边缘云架构下加速映射施工过程。与传统的多机器人SLAM相比,在机器人上生成图形地图并完全合并它们在云上,recslam开发了一个分层地图融合技术,将机器人的原始数据指向用于实时融合的边缘服务器,然后发送到云端全球合并。为了优化整体管道,引入了一种有效的多机器人SLAM协作处理框架,以便自适应地优化针对异构边缘资源条件的机器人到边缘卸载,同时确保边缘服务器之间的工作量平衡。广泛的评估表明康复伍列可以通过最先进的延迟减少达到39%的处理延迟。此外,在真实场景中开发并部署了概念验证原型,以展示其有效性。
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随着数据生成越来越多地在没有连接连接的设备上进行,因此与机器学习(ML)相关的流量将在无线网络中无处不在。许多研究表明,传统的无线协议高效或不可持续以支持ML,这创造了对新的无线通信方法的需求。在这项调查中,我们对最先进的无线方法进行了详尽的审查,这些方法是专门设计用于支持分布式数据集的ML服务的。当前,文献中有两个明确的主题,模拟的无线计算和针对ML优化的数字无线电资源管理。这项调查对这些方法进行了全面的介绍,回顾了最重要的作品,突出了开放问题并讨论了应用程序方案。
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近年来,在平衡(超级)图分配算法的设计和评估中取得了重大进展。我们调查了过去十年的实用算法的趋势,用于平衡(超级)图形分区以及未来的研究方向。我们的工作是对先前有关该主题的调查的更新。特别是,该调查还通过涵盖了超图形分区和流算法来扩展先前的调查,并额外关注并行算法。
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工作流程调度是一个并行和分布式计算(PDC)的长期研究,旨在有效地利用计算资源来满足用户的服务要求。最近提出的调度方法利用边缘计算平台的低响应时间来优化服务质量(QoS)。然而,由于计算异质性,移动设备的延迟以及工作负载资源要求的挥发性,因此由于计算异质性而挑战,在移动边缘云系统中的调度工作流程应用是具有挑战性的。为了克服这些困难,它是必不可少的,但同时具有挑战性,开发一种有效地模拟QoS目标的长视力优化方案。在这项工作中,我们提出了MCDS:Monte Carlo学习使用Deep代理模型来有效地安排移动边缘云计算系统中的工作流程应用。 MCD是一种基于人工智能(AI)的调度方法,它使用基于树的搜索策略和基于深度神经网络的代理模型来估计即时动作的长期QoS影响,以实现调度决策的鲁棒优化。物理和模拟边缘云试验台的实验表明,MCD在能耗,响应时间,SLA违规方面可以改善最先进的方法,违规和成本分别至少为6.13,4.56,45.09和30.71%。
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Video, as a key driver in the global explosion of digital information, can create tremendous benefits for human society. Governments and enterprises are deploying innumerable cameras for a variety of applications, e.g., law enforcement, emergency management, traffic control, and security surveillance, all facilitated by video analytics (VA). This trend is spurred by the rapid advancement of deep learning (DL), which enables more precise models for object classification, detection, and tracking. Meanwhile, with the proliferation of Internet-connected devices, massive amounts of data are generated daily, overwhelming the cloud. Edge computing, an emerging paradigm that moves workloads and services from the network core to the network edge, has been widely recognized as a promising solution. The resulting new intersection, edge video analytics (EVA), begins to attract widespread attention. Nevertheless, only a few loosely-related surveys exist on this topic. A dedicated venue for collecting and summarizing the latest advances of EVA is highly desired by the community. Besides, the basic concepts of EVA (e.g., definition, architectures, etc.) are ambiguous and neglected by these surveys due to the rapid development of this domain. A thorough clarification is needed to facilitate a consensus on these concepts. To fill in these gaps, we conduct a comprehensive survey of the recent efforts on EVA. In this paper, we first review the fundamentals of edge computing, followed by an overview of VA. The EVA system and its enabling techniques are discussed next. In addition, we introduce prevalent frameworks and datasets to aid future researchers in the development of EVA systems. Finally, we discuss existing challenges and foresee future research directions. We believe this survey will help readers comprehend the relationship between VA and edge computing, and spark new ideas on EVA.
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蒙特卡洛树搜索(MCT)是设计游戏机器人或解决顺序决策问题的强大方法。该方法依赖于平衡探索和开发的智能树搜索。MCT以模拟的形式进行随机抽样,并存储动作的统计数据,以在每个随后的迭代中做出更有教育的选择。然而,该方法已成为组合游戏的最新技术,但是,在更复杂的游戏(例如那些具有较高的分支因素或实时系列的游戏)以及各种实用领域(例如,运输,日程安排或安全性)有效的MCT应用程序通常需要其与问题有关的修改或与其他技术集成。这种特定领域的修改和混合方法是本调查的主要重点。最后一项主要的MCT调查已于2012年发布。自发布以来出现的贡献特别感兴趣。
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In recent years, mobile devices are equipped with increasingly advanced sensing and computing capabilities. Coupled with advancements in Deep Learning (DL), this opens up countless possibilities for meaningful applications, e.g., for medical purposes and in vehicular networks. Traditional cloudbased Machine Learning (ML) approaches require the data to be centralized in a cloud server or data center. However, this results in critical issues related to unacceptable latency and communication inefficiency. To this end, Mobile Edge Computing (MEC) has been proposed to bring intelligence closer to the edge, where data is produced. However, conventional enabling technologies for ML at mobile edge networks still require personal data to be shared with external parties, e.g., edge servers. Recently, in light of increasingly stringent data privacy legislations and growing privacy concerns, the concept of Federated Learning (FL) has been introduced. In FL, end devices use their local data to train an ML model required by the server. The end devices then send the model updates rather than raw data to the server for aggregation. FL can serve as an enabling technology in mobile edge networks since it enables the collaborative training of an ML model and also enables DL for mobile edge network optimization. However, in a large-scale and complex mobile edge network, heterogeneous devices with varying constraints are involved. This raises challenges of communication costs, resource allocation, and privacy and security in the implementation of FL at scale. In this survey, we begin with an introduction to the background and fundamentals of FL. Then, we highlight the aforementioned challenges of FL implementation and review existing solutions. Furthermore, we present the applications of FL for mobile edge network optimization. Finally, we discuss the important challenges and future research directions in FL.
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一个精心设计的警察巡逻路线设计对于在社会中提供社区安全和安全性至关重要。以前的作品主要专注于预测犯罪事件与历史犯罪数据。从基于位置的社交网络或签到和兴趣点(POI)数据的使用基本上地利用了用于设计有效警察巡逻的景点和景点的大规模移动数据。鉴于在现实情况下有多个警察在职,这使得解决问题更加复杂。在本文中,我们使用核对,犯罪,事件响应数据和POI信息制定多个警察的动态犯罪巡逻计划。我们提出了一个联合学习和非随机优化方法,了解可能的解决方案,其中多个警察同时巡逻高犯罪风险地区,而不是低犯罪风险领域。后来,实现了元启发式遗传算法(GA)和Cuckoo搜索(CS)以查找最佳路由。验证了所提出的解决方案的性能,并将使用现实世界数据集与几种最先进的方法进行了验证。
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在带有电动车队的乘车系统中,充电是一个复杂的决策过程。大多数电动汽车(EV)出租车服务要求驾驶员做出利己主义决定,从而导致分散的临时充电策略。车辆之间通常缺乏或不共享移动性系统的当前状态,因此无法做出最佳的决定。大多数现有方法都不将时间,位置和持续时间结合到全面的控制算法中,也不适合实时操作。因此,我们提出了一种实时预测性充电方法,用于使用一个名为“闲置时间开发(ITX)”的单个操作员进行乘车服务,该方法预测了车辆闲置并利用这些时期来收获能量的时期。它依靠图形卷积网络和线性分配算法来设计最佳的车辆和充电站配对,以最大程度地提高利用的空闲时间。我们通过对纽约市现实世界数据集的广泛模拟研究评估了我们的方法。结果表明,就货币奖励功能而言,ITX的表现优于所有基线方法至少提高5%(相当于6,000个车辆操作的$ 70,000),该奖励奖励功能的建模旨在复制现实世界中乘车系统的盈利能力。此外,与基线方法相比,ITX可以将延迟至少减少4.68%,并且通常通过促进顾客在整个车队中更好地传播乘客的舒适度。我们的结果还表明,ITX使车辆能够在白天收获能量,稳定电池水平,并增加需求意外激增的弹性。最后,与表现最佳的基线策略相比,峰值负载减少了17.39%,这使网格操作员受益,并为更可持续的电网使用铺平了道路。
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边缘计算(EC)的出现是一种有希望的范式,可提供靠近数据源的多个计算和分析功能,为新型应用开辟了新的途径。但是,EC节点的计算能力有限,并期望确保任务执行期间高水平的QoS对创新管理方法施加了严格的要求。由于需要在EC节点运行期间保持最低QoS水平的动机,我们阐述了针对任务调度的分布式和智能的决策方法。我们的目标是增强EC节点的行为,使其能够确保高QoS水平。我们建议节点连续监视QoS级别,并系统地评估违反它们以主动决定某些任务以将其卸载到同行节点或云的概率。我们通过多种实验场景介绍,描述和评估所提出的方案,揭示其性能以及在EC等非常动态的环境中服务处理请求时所设想的监视机制的好处。
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联邦学习(FL)变得流行,并在训练大型机器学习(ML)模型的情况下表现出很大的潜力,而不会使所有者的原始数据曝光。在FL中,数据所有者可以根据其本地数据培训ML模型,并且仅将模型更新发送到模型更新,而不是原始数据到模型所有者进行聚合。为了提高模型准确性和培训完成时间的学习绩效,招募足够的参与者至关重要。同时,数据所有者是理性的,可能不愿意由于资源消耗而参与协作学习过程。为了解决这些问题,最近有各种作品旨在激励数据业主贡献其资源。在本文中,我们为文献中提出的经济和游戏理论方法提供了全面的审查,以设计刺激数据业主参加流程培训过程的各种计划。特别是,我们首先在激励机制设计中常用的佛罗里达州的基础和背景,经济理论。然后,我们审查博弈理论和经济方法应用于FL的激励机制的应用。最后,我们突出了一些开放的问题和未来关于FL激励机制设计的研究方向。
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