view in publisher's site

Semantic-based discovery method for high-performance computing resources in cyber-physical systems

Highlights•This paper develops a semantic model called HPCRO (High-Performance Computing Resource Ontology) to provide a unified semantic specification for the cross-regional HPC resources. This model presents HPC resources in a unified top-down hierarchy by defining a set of conceptual entities and semantic relations among concepts, which contributes to facilitating the HPC resources discovery.•We propose a WordNet-based quick resource index list data structure called (WQRIL) to overcome the drawback of long ontology reasoning time in the discovery. The index list not only advances the ontology reasoning process to the release stage, but also uses WordNet to expand more semantic information, which helps to provide a rapid and flexible resource discovery strategy.•Based on HPCRO and WQRIL, we further propose an efficient and flexible discovery method called ROLD (Resources Ontology and List based Discovery) for cross-regional HPC resources. We further mine multi-level semantic information by ontology reasoning and formulate a fine-grained strategy to divide the matching degree levels, enabling non-expert users to discover resources using their familiar terms.•We conduct extensive experiments in terms of qualitative and quantitative aspects to validate the effectiveness, efficiency, and scalability of the proposed discovery method. Our proposals not only maintain efficient resource discovery performance, but also achieve the highest precision rate (94.76%), recall rate (92.34%) and F1-score (93.53%).AbstractHigh-performance computing (HPC) systems with powerful computing capabilities are becoming increasingly significant in the large-scale cyber-physical systems (CPS), helping CPS process a huge number of real-time data. Nowadays, the efficiency of HPC resource management and discovery becomes a challenging problem in CPS, due to the complex characteristics of HPC resources and the growing demands of the users. Although lots of recent efforts have been conducted to the resource discovery in distributed systems, they cannot be well adapted for the cross-regional HPC environments, due to the lack of unified model for the resources description and consideration for the usability demands of non-expert users. In this paper, we propose novel techniques to try to solve the problem. Specifically, we first propose a unified semantic model named HPCRO for specifying cross-regional HPC resources, and apply ontology reasoning to obtain more semantic information for queries. Moreover, we propose a WordNet-based quick resource index list data structure called WQRIL to improve the query. Finally, according to the proposed model and data structure, we propose an efficient discovery method called ROLD for cross-regional HPC resources. Extensive experimental results demonstrate that, our proposals not only maintain efficient resource discovery performance, but also achieve the highest precision rate (94.76%), recall rate (92.34%) and F1-score (93.53%).

روش کشف مبتنی بر معناشناسی برای منابع محاسباتی با کارایی بالا در سیستم‌های سایبر فیزیکی

نکات برجسته * این مقاله یک مدل معنایی به نام HPCRO (هستی‌شناسی منبع محاسبه عملکرد بالا)برای ارائه یک مشخصه معنایی یکپارچه برای منابع شورای عالی صلح بین منطقه‌ای توسعه می‌دهد. این مدل منابع شورای عالی صلح را در یک سلسله‌مراتب از بالا به پایین یکپارچه با تعریف مجموعه‌ای از نهاده‌ای مفهومی و روابط معنایی میان مفاهیم ارائه می‌کند که به تسهیل کشف منابع شورای عالی صلح کمک می‌کند. ما یک ساختار داده فهرست شاخص منابع سریع مبتنی بر وردنت به نام (WQRIL)را برای غلبه بر مشکل زمان استدلال هستی‌شناسی طولانی در کشف پیشنهاد می‌کنیم. لیست شاخص‌ها نه تنها فرآیند استدلال هستی‌شناسی را به مرحله انتشار نزدیک می‌کند، بلکه از WordNet برای گسترش اطلاعات معنایی بیشتر استفاده می‌کند، که به ارایه یک استراتژی سریع و انعطاف‌پذیر برای اکتشاف منابع کمک می‌کند. براساس HPCRO و WQRIL، ما یک روش اکتشافی کارآمد و انعطاف‌پذیر به نام ROLD (هستی‌شناسی منابع و فهرست براساس اکتشاف)برای منابع میان منطقه‌ای شورای عالی صلح پیشنهاد می‌کنیم. ما اطلاعات معنایی چند سطحی را از طریق استدلال هستی‌شناسی استخراج می‌کنیم و یک استراتژی دقیق را برای تقسیم سطوح درجه انطباق تدوین می‌کنیم، که کاربران غیر متخصص را قادر می‌سازد تا منابع را با استفاده از اصطلاحات آشنا خود کشف کنند. ما آزمایش‌ها گسترده‌ای را بر حسب جنبه‌های کیفی و کمی انجام می‌دهیم تا اثربخشی، کارایی و مقیاس پذیری روش اکتشافی پیشنهادی را تایید کنیم. پیشنهادها ما نه تنها عملکرد کشف منابع کارآمد را حفظ می‌کند، بلکه به بالاترین نرخ دقت (۹۴.۷۶ %)، نرخ یادآوری (۹۲.۳۴ %)و فرمول یک (۹۳.۵۳ %)نیز دست می‌یابد. سیستم‌های کامپیوتری پیشرفته با قابلیت‌های محاسباتی قدرتمند در سیستم‌های سایبر فیزیکی در مقیاس بزرگ روز به روز اهمیت بیشتری پیدا می‌کنند و به CPS کمک می‌کنند تا تعداد زیادی از داده‌های بلادرنگ را پردازش کند. امروزه، به دلیل ویژگی‌های پیچیده منابع شورای عالی صلح و تقاضای رو به رشد کاربران، کارآیی مدیریت و کشف منابع شورای عالی صلح در CPS به یک مشکل چالش برانگیز تبدیل شده‌است. اگرچه تلاش‌های اخیر بسیاری برای کشف منابع در سیستم‌های توزیع‌شده صورت‌گرفته است، اما به دلیل فقدان مدل واحد برای توصیف منابع و در نظر گرفتن تقاضاهای قابلیت استفاده کاربران غیر متخصص، آن‌ها را نمی توان به خوبی برای محیط‌های بین منطقه‌ای شورای عالی صلح تطبیق داد. در این مقاله، ما تکنیک‌های جدیدی را برای حل مشکل پیشنهاد می‌کنیم. به طور خاص، ما ابتدا یک مدل معنایی متحد به نام HPCRO برای تعیین منابع میان منطقه‌ای شورای عالی صلح پیشنهاد می‌کنیم، و از استدلال هستی‌شناسی برای به دست آوردن اطلاعات معنایی بیشتر برای پرس و جو استفاده می‌کنیم. علاوه بر این، ما یک ساختار داده فهرست شاخص منابع سریع مبتنی بر وردنت به نام WQRIL را برای بهبود جستجو پیشنهاد می‌کنیم. در نهایت، با توجه به مدل پیشنهادی و ساختار داده‌ها، ما یک روش اکتشافی کارآمد به نام ROLD برای منابع میان منطقه‌ای شورای عالی صلح پیشنهاد می‌کنیم. نتایج تجربی گسترده نشان می‌دهد که طرح‌های پیشنهادی ما نه تنها عملکرد کشف منابع کارآمد را حفظ می‌کنند، بلکه به بالاترین میزان دقت (۹۴.۷۶ %)، نرخ یادآوری (۹۲.۳۴ %)و فرمول ۱ - score (۹۳.۵۳ %)نیز دست می‌یابند.
ترجمه شده با


پر ارجاع‌ترین مقالات مرتبط:

  • مقاله Software
  • ترجمه مقاله Software
  • مقاله نرم‌افزار
  • ترجمه مقاله نرم‌افزار
  • مقاله Artificial Intelligence
  • ترجمه مقاله Artificial Intelligence
  • مقاله هوش مصنوعی
  • ترجمه مقاله هوش مصنوعی
  • مقاله Computer Networks and Communications
  • ترجمه مقاله Computer Networks and Communications
  • مقاله شبکه‌ها و ارتباطات کامپیوتری
  • ترجمه مقاله شبکه‌ها و ارتباطات کامپیوتری
  • مقاله Hardware and Architecture
  • ترجمه مقاله Hardware and Architecture
  • مقاله سخت‌افزار و معماری
  • ترجمه مقاله سخت‌افزار و معماری
سفارش ترجمه مقاله و کتاب - شروع کنید

با استفاده از افزونه دانلود فایرفاکس چکیده مقالات به صورت خودکار تشخیص داده شده و دکمه دانلود فری‌پیپر در صفحه چکیده نمایش داده می شود.