PofoliaPofolia ile paylaşıldı

Discover Computing· 2026Q2

Dağıtılmış Kenar Bilişim Ortamlarında Düşük Gecikmeli Yapay Zeka Çıkarımı İçin Uyarlanabilir Birleşik Veri Boru Hattı Optimizasyonu

Adaptive federated data pipeline optimization for low-latency AI inference in distributed edge computing environments

Sulthan Arif

Kısa özet

Uyarlanabilir Birleşik Boru Hattı Optimizasyonu (AFPO), CIFAR-10 ve Fashion-MNIST kıyaslamalarında FedAvg/FedProx'a kıyasla çıkarım gecikmesini %35,7 oranında azaltır, iletişim yükünü %40,6 oranında düşürür ve doğruluğu 5,08 puan artırır.

Yapay zekâ ile başlık ve abstract'tan üretildi; tam metin okunmaz.

Ana noktalar

  • AFPO, FedAvg ve FedProx'a kıyasla çıkarım gecikmesini %35,7 ve iletişim yükünü %40,6 oranında azaltır.
  • Çerçeve, dinamik optimizasyon için bir Pekiştirmeli Öğrenme zamanlayıcısı, gecikmeye duyarlı toplama ve uyarlanabilir sıkıştırma kullanır.
  • AFPO, çeşitli zamanlama yöntemlerine göre istatistiksel olarak anlamlı gecikme ve iletişim verimliliği artışları elde eder.
  • Sistem, gayri-IID veriler, zamanla değişen ağlar ve teslim süresi tabanlı geciken düşürme altında yakınsama gösterir.

Yapay zekâ ile başlık ve abstract'tan üretildi; tam metin okunmaz.

Özet (abstract)

Federated edge frameworks assume static pipelines, but real latency comes from ingestion, preprocessing, and aggregation delays. To address this shortcoming in federated edge intelligence, we propose Adaptive Federated Pipeline Optimization (AFPO). The framework jointly optimizes pipeline-stage allocation, federated aggregation, and model compression under dynamic edge conditions. We present a 3-layer architecture (sensing tier, federation tier, inference tier) that uses a Reinforcement Learning-based scheduler to assign pipeline stages based on real-time resource telemetry, a latency-aware aggregation mechanism that reduces the effects of stragglers, and an Adaptive Compression Module that dynamically adapts quantization and pruning based on latency feedback. We demonstrate that this problem is strongly NP-hard and establish that AFPO will converge under non-IID data, time-varying network conditions, and deadline-based straggler dropping. AFPO was evaluated empirically on the CIFAR-10 and Fashion-MNIST image-classification benchmarks. Compared to the baselines of FedAvg and FedProx, which are tailored to training, it cuts down inference latency by 35.7%, decreases the communication overhead by 40.6%, and boosts classification accuracy by 5.08 percentage points. This accuracy advantage is specific to those baselines. Against inference-optimized baselines reconstructed in the same simulation environment, AFPO attains the lowest latency and communication cost but slightly lower accuracy (0.896 versus 0.905–0.910). It therefore trades a small amount of accuracy for improved latency and communication efficiency. The RL-based scheduler is trained using a policy-gradient approach. The latency and communication-efficiency enhancements over rule-based, resource-aware, partition-based, and early-exit scheduling are statistically significant across eight random seeds with 95% confidence intervals. Significance applies to three non-IID severities, two network regimes and a second synthetic workload profile. For the image-classification workloads evaluated here, AFPO offers an effective approach to latency-aware federated edge intelligence in Internet of Things and autonomous systems applications.

Yazarların özeti; kaynağından alınmıştır. Discover Computing, 2026 · DOI ↗

ÇıkarımlarPremium
Makaleye SorÜcretsiz hesapla

Ücretsiz hesapla devam et

Makaleye Sor ile bu makaleye günde 3 soru ücretsiz; makaleyi kaydet, kaynakçasını al, ilgi alanına göre her gün yeni özetler. Çıkarımlar Premium.

Web'de ücretsiz devam et

Google ya da Apple hesabınla giriş; kart istemez. Bu makaleye geri dönersin.

Telefonda:

Alan: Bilgisayar Ağları ve İletişim

Computer Networks and CommunicationsComputer Science