要約
モノのインターネット（IoT）のような最近のトレンドは、ほとんどすべての種類の環境におけるコンピューティングデバイスの高密度かつマルチスケールな展開のビジョンを示唆している。このようなコンピューティング・エコシステムの集団適応的な振る舞いをプログラミングすることが、エンジニアリング上の大きな課題となっている。そのためには、アンサンブル（協調するデバイスの動的なグループ）や集団タスク（アンサンブルによって実行される共同活動）のような概念を捉えることができる抽象化が必要である。この研究では、近隣のデバイスと相互作用し、ほぼ同期されたセンス・コンピューティング・インタラクト・ラウンドで実行されるデバイスのコレクションを考慮する。計算集団全体のプログラミングをサポートするために、我々は、アンサンブル形成ロジックとその集団タスクを一度に定義するために使用できる分散集団プロセスの抽象化を提案する。この抽象化を、近傍値（近傍値から値への写像）に基づくコア関数型言語であるeXchange Calculus (XC)で定式化し、状態と相互作用が単一のプリミティブであるexchangeを通して処理されるようにする。次に、マルチホップメッセージ伝搬と空間特性の分散モニタリングという2つのケーススタディを用い、分散集合処理を演習する。最後に、この抽象化の特徴と、さまざまな種類の分散コンピューティング・アプリケーションに対する適合性について議論する。
要約(オリジナル)
Recent trends like the Internet of Things (IoT) suggest a vision of dense and multi-scale deployments of computing devices in nearly all kinds of environments. A prominent engineering challenge revolves around programming the collective adaptive behaviour of such computational ecosystems. This requires abstractions able to capture concepts like ensembles (dynamic groups of cooperating devices) and collective tasks (joint activities carried out by ensembles). In this work, we consider collections of devices interacting with neighbours and that execute in nearly-synchronised sense-compute-interact rounds, where the computation is given by a single program mapping sensing values and incoming messages to output and outcoming messages. To support programming whole computational collectives, we propose the abstraction of a distributed collective process, which can be used to define at once the ensemble formation logic and its collective task. We formalise the abstraction in the eXchange Calculus (XC), a core functional language based on neighbouring values (maps from neighbours to values) where state and interaction is handled through a single primitive, exchange, and provide a corresponding implementation in the FCPP language. Then, we exercise distributed collective processes using two case studies: multi-hop message propagation and distributed monitoring of spatial properties. Finally, we discuss the features of the abstraction and its suitability for different kinds of distributed computing applications.
arxiv情報
| 著者 | Giorgio Audrito,Roberto Casadei,Ferruccio Damiani,Gianluca Torta,Mirko Viroli |
| 発行日 | 2025-04-04 15:23:08+00:00 |
| arxivサイト | arxiv_id(pdf) |