Paralelní algoritmy ve zpracování dat Bc. Jan Hofta Výzkumný úkol:

cíle práce: –získat základní přehled v oblastech genetických algoritmů, neuronových sítí a paralelizace –seznámit se s projektem NNSU –provést paralelizaci části kódu NNSU části práce: –1.kapitola: Genetické algoritmy –2.kapitola: Neuronové sítě –3.kapitola: Projekt NNSU a jeho paralelizace 2/9 Paralelní algoritmy ve zpracování dat Bc. Jan Hofta Osnova práceGenetické alg.Neuronové sítěProjekt NNSUPlugin GA MPINávrh paralelizaceKonec Osnova práce

vycházejí z Darwinovy evoluční teorie, v matematice představují silný optimalizační nástroj hrubá idea: –máme množinu (generaci) přípustných řešení úlohy (jedinců), každý jedinec je ohodnocený hodnotou fitness (jak moc je dobrým řešením úlohy) –tvoříme novou generaci, jedinci v ní vznikají: křížením jedinců z minulé generace s vysokou fitness náhodnými změnami těchto jedinců (mutacemi) –s přibývajícími generacemi průměrná hodnota fitness roste Paralelní algoritmy ve zpracování dat Bc. Jan HoftaOsnova práceGenetické alg.Neuronové sítěProjekt NNSUPlugin GA MPINávrh paralelizaceKonec Genetické algoritmy 3/9

vycházejí z nervových soustav živočichů, široké uplatnění, např. jako separátor množin sestávají z výpočetních jednotek (neuronů) Paralelní algoritmy ve zpracování dat Bc. Jan Hofta Osnova práceGenetické alg.Neuronové sítěProjekt NNSUPlugin GA MPINávrh paralelizaceKonec Neuronové sítě Ano Váhy jednotlivých vstupů Vážená Σ vstupů Perceptron Ne Vstupy Vícevrstvá síť 4/9

projekt UI AV ČR, řízený panem Ing. F. Haklem, CSc. s účastí mnoha doktorandů z naší katedry univerzální separační nástroj, nejvhodnější neuronová síť k separaci se hledá pomocí genetických algoritmů aplikace např. při detekci Higgsova bosonu v CERNu nastavování a ohodnocování neuronových sítí, tedy jedinců v GA, výpočetně náročné => prostor pro paralelizaci Paralelní algoritmy ve zpracování dat Bc. Jan Hofta Osnova práceGenetické alg.Neuronové sítěProjekt NNSUPlugin GA MPINávrh paralelizaceKonec Projekt NNSU 5/9

celý program se skládá z pluginů, tedy modulů s částmi projektu plugin GA od Ing. R. Kalouse zajišťuje fungování genetických algoritmů je v něm vyřešeno: –kódování neuronových sítí pro GA –jejich ohodnocování –operace GA (výběr, křížení, mutace) snaha vytvořit jeho paralelní verzi (použití jeho metod při paralelním nastavování a ohodnocování neuronových sítí) Paralelní algoritmy ve zpracování dat Bc. Jan Hofta Osnova práceGenetické alg.Neuronové sítěProjekt NNSUPlugin GA MPINávrh paralelizaceKonec Plugin GA 6/9

univerzální komunikační rozhraní pro paralelní programy s distribuovanou pamětí, od roku 1992 v současnosti standardy MPI 1.1 (častěji používané) a MPI 2.1 (více funkcí) spouští program ve více kopiích, každou ovládá jeden proces, ty si spolu navzájem vyměňují zprávy standard nezávislý na programovacím jazyce, použito OpenMPI pro C/C++ Paralelní algoritmy ve zpracování dat Bc. Jan Hofta Osnova práceGenetické alg.Neuronové sítěProjekt NNSUPlugin GA MPINávrh paralelizaceKonec MPI 7/9

jeden proces master, ostatní slavy master v každé generaci pošle jedince slavům k naučení a ohodnocení, ti mu vrací jejich fitness Paralelní algoritmy ve zpracování dat Bc. Jan Hofta Osnova práceGenetické alg.Neuronové sítěProjekt NNSUPlugin GA MPINávrh paralelizaceKonec Návrh paralelizace Slave 1 MpopMem MdtbFit MdtbProt Učící a test. data SpopMem SdtbFit Slave struktury masteru Učící a testovací data Master Slave 2 Archiv m Archiv f 8/9

děkuji Vám za pozornost Paralelní algoritmy ve zpracování dat Bc. Jan Hofta Osnova práceGenetické alg.Neuronové sítěProjekt NNSUPlugin GA MPINávrh paralelizaceKonec 9/9