Cellular Programming on Machines with Local Communication Networks

Abstract

Effektiv parallell beregning er fortsatt vanskelig å oppnå, til tross for at forskningsfeltet er mer enn 50 år gammelt. Det siste tiåret, derimot, har feltet blitt mer relevant igjen på grunn av en redusert evne til å fortsette forbedringer i kompliserte, von Neuman-baserte enkjærners prosessorer. Ved å la mange prosessorkjærner samarbeide på en og samme oppgave, er det sannsynlig at vi kan ke både energieffektivitet og beregningshastiget. Men å programmere slike parallelle systemer er en utfordring. Hovedutfordringen i å kunne effektivt utnytte evnen til en parallell prosessor er å overkomme kompleksiteten i programmene for slike parallelle maskiner. Det har vært foreslått at men- nesker kanskje ikke evner å løse denne utfordringen manuelt, og at programmeringen må automatiseres. En mulighet er å benytte metoder inspirert av forskning innen kunstig liv. Ved hjelp av selv-organisering og evolusjonære metoder, så kan program som evner å ut- nytte parallellitet på en effektiv måte oppstå. En forutsetning for en slik prosess er et godt rammeverk som legger til rette for evolusjonære prosesser. Evolusjonære prosesser har tidligere vært brukt sammen med cellulære automater til å få mange enkle enheter til å samarbeide for å løse problemer. I dette prosjektet bruker vi prinsipper lært fra forskning på cellulære automater til å programmere lokalt koblede mangekjærners prosessorer. Vi presenterer et rammeverk inspirert av cellulær programm- mering og genetisk programmeringsmetoder. Dette rammeverket bruker en evolusjonær metode for å automatisk generere struktur i programvare for mangekjærners prosessorer. Gjennom tre forskjellige problemer demonstrerer vi rammeverkets evne til å utvikle og spre nyttig oppførsel mellom prosessorkjærnene over mange generasjoner. Den evolusjonære metoden evaluerer om oppførsel er riktig kun basert på lokal infor- masjon. Det er hovedutfordringen med dette rammeverket. Problemet ligger i å utvikle lokale evalueringsmetoder som forårsaker ønsket oppførsel på et globalt nivå. Det kreves videre forskningsarbeid for å nærme seg en løsning på denne utfordringen. Selv om ram- meverket viser ønsket oppførsel ved bruk av evolusjonære metoder, så er det vanskelig å konkludere i hvilken grad rammeverket er godt før forskningen har gjort fremskritt innen lokale evalueringsmetoder og representasjon av problemfunkjsoner.