我校計算機學院（軟件學院）周建濤教授課題組專注于算力網(wǎng)絡與軟件工程領(lǐng)域相關(guān)研究，包括云計算、大數(shù)據(jù)、軟件測試與驗證、形式化描述技術(shù)等。近期，團隊在云計算關(guān)鍵技術(shù)及形式化描述方向取得了新的研究進展。以下為成果簡述：

在云計算關(guān)鍵技術(shù)方面，發(fā)表研究成果“A Reinforcement Learning Based Framework for Holistic Energy Optimization of Sustainable Cloud Data Centers”，該成果發(fā)表在服務計算領(lǐng)域頂級國際期刊，也是中國計算機學會（CCF）推薦的A類期刊IEEE Transactions on Services Computing (TSC)上。

（論文鏈接：）

云數(shù)據(jù)中心規(guī)模和數(shù)量不斷擴大導致能耗及碳排放的顯著增加。主要的云服務供應商已經(jīng)開始探索利用傳統(tǒng)電能和可再生能源共同為云數(shù)據(jù)中心供能，形成混合供能云數(shù)據(jù)中心。然而，由于資源請求的隨機性以及可再生能源的波動性和間歇性，采用混合供能方式的云數(shù)據(jù)中心往往存在虛擬機過度整合或過度制冷導致的整體能耗浪費。為了解決這個問題，論文基于“MAPE”的設(shè)計原則，提出基于深度強化學習的云數(shù)據(jù)中心整體能耗優(yōu)化框架。

該框架包括（1）MTL-LSTM預測模型，將LSTM作為參數(shù)共享層，通過多任務學習提高能耗和進氣溫度的聯(lián)合預測精度，有效評估云數(shù)據(jù)中心整體的能耗和熱狀態(tài)；（2）BayesDDQN資源調(diào)度方法，將貝葉斯優(yōu)化應用于深度強化學習尋優(yōu)過程，解決計算資源和制冷資源調(diào)度時混合動作空間的異步性問題，從而協(xié)同優(yōu)化多能源、多能耗以達到整體能耗最優(yōu)；（3）Pre-cooling預制冷策略，將冗余的可再生能源用于“熱點”消除而無需引入額外的虛擬機遷移。同相關(guān)研究中的方法相比，本研究整體能耗降低3.22%，制冷能耗降低16.61%，整體能效得到進一步提升。

圖1 混合供能云數(shù)據(jù)中心整體能耗優(yōu)化框架圖

內(nèi)蒙古大學為論文第一完成單位，這項研究得到了國家自然科學基金、呼和浩特市科技計劃專項等項目的支持。

在形式化描述方向，發(fā)表研究成果“A Reduced State Space Generation Method for Concurrent Systems Based on CPN-PR Model”，該成果被計算機輔助設(shè)計領(lǐng)域頂級國際學術(shù)期刊，也是CCF推薦A類期刊IEEE Transactions on Computer-Aided Design of Integrated Circuits And System (TCAD)正式錄用。

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現(xiàn)代智能計算機、手機、高端電視機等新型設(shè)備多運用到多核、分布式、嵌入式等新型并發(fā)模式。并發(fā)模式能夠有效提高現(xiàn)代新型設(shè)備的計算效率，但在該模式影響下的并發(fā)系統(tǒng)通常具有執(zhí)行不確定性和交互復雜性的特點，給軟件的正確性驗證帶來了挑戰(zhàn)。為緩解狀態(tài)空間爆炸問題，論文在形式化描述領(lǐng)域展開研究，提出一種基于屬性相關(guān)著色Petri網(wǎng)（Property-related Colored Petri Net，簡稱CPN-PR）模型的約簡狀態(tài)空間自動生成方法。

該方法提出CPN-PR模型的概念及相關(guān)定義，擴展了著色Petri網(wǎng)模型的屬性相關(guān)性描述能力，并根據(jù)屬性相關(guān)的并發(fā)行為不會影響屬性檢測結(jié)果的原理，有效實現(xiàn)了約簡狀態(tài)空間的自動生成。圖2概述了方法總體框架，具體包含屬性分析（Property Analyzing）、屬性相關(guān)行為自動標記（Related Behaviors Marking）、可激活綁定元素過濾（BES Filtering）的以及約簡狀態(tài)空間約簡生成（SSPR Generation）方法。

圖2 基于CPN-PR模型的

約簡狀態(tài)空間生成方法整體概述圖

該方法能夠為智能制造、智慧交通、智能醫(yī)療等領(lǐng)域提供高效的基礎(chǔ)建模理論，幫助提高系統(tǒng)開發(fā)階段的系統(tǒng)驗證效率，從而提升工業(yè)控制系統(tǒng)的實時性和可靠性。其核心價值在于以理論創(chuàng)新推動實際應用，助力我國在關(guān)鍵領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)技術(shù)自主與產(chǎn)業(yè)升級，同時對于基于CPN的并發(fā)軟件建模、仿真和可達分析方法領(lǐng)域問題的研究具有重要參考價值。

內(nèi)蒙古大學為論文第一完成單位，該研究得到了國家自然科學基金、自治區(qū)科技計劃等項目的支持。

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來源 ：內(nèi)蒙古大學新聞網(wǎng)

編輯 ：牛國欣

責編 ：武濤 張馳 白玥涵

校審 ：田雨禾 高嫚聆

審核 ：劉雪峰

終審 ：阿茹娜