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(長尺版)超個体型データセンターにおける群知能クラスタリングの利用構想 / [Long ver...
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kumagallium
April 19, 2019
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(長尺版)超個体型データセンターにおける群知能クラスタリングの利用構想 / [Long version] Clustering using swarm intelligence for data center like superorganism
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April 19, 2019
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Transcript
(⻑尺版) 超個体型データセンターにおける 群知能クラスタリングの利⽤構想 2019年 4⽉19⽇(⾦曜⽇) さくらインターネット研究所 研究員 熊⾕ 将也 ©SAKURA
Internet Inc. @ 石狩
未来のビジョンと機械学習 2 ݚڀॴͷίϯηϓτɿ ʮݸମܕσʔληϯλʔʯ ݱࡏσʔληϯλʔʹڊେͳίϯϐϡʔςΟϯάϦιʔε͕ଘࡏ͍ͯ͠ ·͕͢ɼࠓޙϨΠςϯγʗηΩϡϦςΟʗίετͷཁ͔݅Βɼ͋Β ΏΔॴࣾձɼ৫ʹίϯϐϡʔςΟϯάϦιʔε༹͕͚ࠐΜͰ͍͘ ͜ͱʹͳΓ·͢ɽ
ͦΕΒࢄͨ͠ίϯϐϡʔςΟϯάϦιʔεɼ୯ಠͰίϯϐϡʔςΟϯ άύϫʔΛఏڙ͢Δʹཹ·ΒͣɼͦͷॴࣾձͷཁٻʹԠͯ͡ɼࣗత ʹɼࢄ͋Δ͍༗ػతʹ݁߹͠ɼݱɾΫϥυͦΕͧΕ͕ॎԣʹ݁ͼ ͍ͭͨϋΠϒϦουߏΛͱΔΑ͏ʹػೳ͠·͢ɽ ͜ͷΑ͏ͳγεςϜʹΑΓ࣮ݱ͞ΕΔͷɼਓʑͷۙʹଘࡏ͠ɼϦΞ ϧλΠϜ͔ͭΠϯςϦδΣϯεʹϢʔβΛࢧ͑ͳ͕Βɼ͔͠͠ಉ࣌ʹόο ΫΤϯυଆ͕༗ػతʹ݁߹͢Δ͜ͱʹΑΓɼ͔ͭͯͳ͍ϚγϯύϫʔͱϦ ιʔεྔΛಈһ͢Δ͜ͱͰݱ࠷ద͔ͭશମ࠷దΛ࣮ݱ͢Δ4VQFS 0SHBOJ[FE8PSMEͰ͢ɽ 1) https://research.sakura.ad.jp/2019/02/22/concept-vision-2019//
未来のビジョンと機械学習 3 ݚڀॴͷίϯηϓτɿ ʮݸମܕσʔληϯλʔʯ ݱࡏσʔληϯλʔʹڊେͳίϯϐϡʔςΟϯάϦιʔε͕ଘࡏ͍ͯ͠ ·͕͢ɼࠓޙϨΠςϯγʗηΩϡϦςΟʗίετͷཁ͔݅Βɼ͋Β ΏΔॴࣾձɼ৫ʹίϯϐϡʔςΟϯάϦιʔε༹͕͚ࠐΜͰ͍͘ ͜ͱʹͳΓ·͢ɽ
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未来のビジョンと機械学習 4 ͦͦݸମͱɼ • ʮଟͷݸମ͔Βܗ͞Εɼ·ΔͰҰͭͷݸମͰ͋Δ͔ͷΑ͏ʹৼΔ͏ ੜͷूஂͷ͜ͱʯ • ʮݶఆతͳೳͱใ͔࣋ͨ͠ͳ͍ݸମ͕ଟू·ͬͯݸମͷೳྗΛ͑ ͨେ͖ͳ͜ͱΛ͛͠Δͷʯ Ͱ͋Δʢ8JLJQFEJBΑΓʣɽ
1) https://ja.wikipedia.org/wiki/超個体 2) http://www.flickr.com/photos/bakkenes/4205012347/ 3) https://fy10119700527i.com/tv/matayoshi-naoki-knowing-the-society-of-ants-3485/ ਤ ϛππϘΞϦͷ ਤ Γௗͷ7ࣈୂྻ
これからの研究 5 ݚڀॴͷίϯηϓτɿ ʮݸମܕσʔληϯλʔʯ ݱࡏσʔληϯλʔʹڊେͳίϯϐϡʔςΟϯάϦιʔε͕ଘࡏ͍ͯ͠ ·͕͢ɼࠓޙϨΠςϯγʗηΩϡϦςΟʗίετͷཁ͔݅Βɼ͋Β ΏΔॴࣾձɼ৫ʹίϯϐϡʔςΟϯάϦιʔε༹͕͚ࠐΜͰ͍͘ ͜ͱʹͳΓ·͢ɽ
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未来のビジョンと機械学習 7 ϒϩά͔ΒͷҾ༻ ֤ίϯϐϡʔςΟϯάಠཱͨ͠ݸମͱͯ͠ػೳ͠ͳ͕Βɼ૯ମͱͯ͠ ౷͞Ε͍ͯΔΑ͏ʹݟ͑ɼখɾதنσʔληϯλʔ͕ϋϒͱͳͬͯɼ݁ Ռతʹશମ͕͏·͘ܨ͕Εߏ͞Ε͍ͯ͘ɽ 1) https://research.sakura.ad.jp/2019/02/22/concept-vision-2019/ ֤ίϯϐϡʔςΟϯάஞֶ࣍शʹΑΔಈతͳಛϕΫτϧΛܗ͠ͳ͕ ΒɼෳͷΫϥελʹ·ͱΊΒΕ͍ͯΔΑ͏ʹݟ͑ɼʢҎԼུʣɽ
ػցֶशతΠϝʔδ ˞ࢲͳΓͷղऍ ಛϕΫτϧͷੜ ΫϥελϦϯά ܈ೳ ΫϥελϦϯά
クラスタリング⼿法の⽐較 8 https://www.antecanis.com/texts/group_04/ ҰൠతͳΫϥελϦϯάख๏ ܈ೳ ,NFBOT ֊ܕ ܭࢉίετ ˓ ✕
˚ վྑੑ ˓ ✕ ˓ ࠶ݱੑ ✕ ˓ ˓ ֊ੑ ✕ ˓ ˓ ೖΕࢠߏ ✕ ˓ ˓ ύϥϝʔλ ˚ ˓ ˚ ͦΕͧΕͷख๏͝ͱʹಘҙෆಘҙ͕͋Δͷͷɺ܈ೳΛ༻͍ͨख๏ ൺֱతଟ͘ͷʹରͯ͠༗ޮͰ͋ΔՄೳੑ͕͋Δɻ ද ΫϥελϦϯάख๏ͷൺֱ
群知能 9 ٜίϩχʔ࠷దԽʢ"$0 ٜͷ࠾ӤߦಈʹணΛಘͨ࠷దԽख๏ɻ ٜϥϯμϜʹͷपΓΛ୳ࡧ͠ɺ໘ʹϑΣϩϞϯΛ͢ɻӤΛݟͭ ͚ΔͱϑΣϩϞϯྔΛิڧ͠ͳ͕ΒʹΔɻଞͷٜϑΣϩϞϯ͕ڧ͍ ಓΛબͼɺϑΣϩϞϯΛ͞Βʹิڧ͢ΔɻҰํɺϑΣϩϞϯৠൃ͢Δͨ Ίɺ༨ܭͳಓফ͑ͯӤ·Ͱͷ࠷ڑ͕ࣗಈతʹબ͞ΕΔɻ https://ja.wikipedia.org/wiki/%E8%9F%BB%E3%82%B3%E3%83%AD%E3%83%8B%E3%83%BC%E6%9C%80%E9%81%A9%E5%8C%96 ܈ೳͱ
ݸମؒͷہॴతͰ؆୯ͳΓऔΓΛ௨͠ɺ ूஂͱͯ͠ߴͳಈ͖Λ͢Δݱ Λ฿ͨ͠ਓೳٕज़
群知能 10 ٜίϩχʔ࠷దԽʢ"$0 ٜͷ࠾ӤߦಈʹணΛಘͨ࠷దԽख๏ɻ ٜϥϯμϜʹͷपΓΛ୳ࡧ͠ɺ໘ʹϑΣϩϞϯΛ͢ɻӤΛݟͭ ͚ΔͱϑΣϩϞϯྔΛิڧ͠ͳ͕ΒʹΔɻଞͷٜϑΣϩϞϯ͕ڧ͍ ಓΛબͼɺϑΣϩϞϯΛ͞Βʹิڧ͢ΔɻҰํɺϑΣϩϞϯৠൃ͢Δͨ Ίɺ༨ܭͳಓফ͑ͯӤ·Ͱͷ࠷ڑ͕ࣗಈతʹબ͞ΕΔɻ https://ja.wikipedia.org/wiki/%E8%9F%BB%E3%82%B3%E3%83%AD%E3%83%8B%E3%83%BC%E6%9C%80%E9%81%A9%E5%8C%96
群知能 11 ٜίϩχʔ࠷దԽʢ"$0 ٜͷ࠾ӤߦಈʹணΛಘͨ࠷దԽख๏ɻ ٜϥϯμϜʹͷपΓΛ୳ࡧ͠ɺ໘ʹϑΣϩϞϯΛ͢ɻӤΛݟͭ ͚ΔͱϑΣϩϞϯྔΛิڧ͠ͳ͕ΒʹΔɻଞͷٜϑΣϩϞϯ͕ڧ͍ ಓΛબͼɺϑΣϩϞϯΛ͞Βʹิڧ͢ΔɻҰํɺϑΣϩϞϯৠൃ͢Δͨ Ίɺ༨ܭͳಓফ͑ͯӤ·Ͱͷ࠷ڑ͕ࣗಈతʹબ͞ΕΔɻ https://ja.wikipedia.org/wiki/%E8%9F%BB%E3%82%B3%E3%83%AD%E3%83%8B%E3%83%BC%E6%9C%80%E9%81%A9%E5%8C%96 ΤʔδΣϯτʢٜʣΛา͔ͤ
࠷దͳܦ࿏Λ୳͢
群知能 12 ཻࢠ܈࠷దԽ๏ʢ140 https://qiita.com/sz_dr/items/bccb478965195c5e4097 ࣗͷ࠷ྑղ ݱࡏ ཻࢠ܈ͷ࠷ྑղ ࣍࣌ͷҐஔ ӤΛ୳͢ௗͷ܈ΕͳͲͷߦಈʹணΛಘͨ࠷దԽख๏ɻ ׳ੑ
" ( + 1) = " () + " ( + 1) " ( + 1) = ×" () + - ×- (" 23456 − " )) + - ×8 (" 93456 − " )
群知能 13 ཻࢠ܈࠷దԽ๏ʢ140 https://qiita.com/sz_dr/items/bccb478965195c5e4097 ࣗͷ࠷ྑղ ݱࡏ ཻࢠ܈ͷ࠷ྑղ ࣍࣌ͷҐஔ ௗͷ܈ΕͳͲͷৼΔ͍ʹݟΒΕΔ܈ΕߦಈʹணΛಘͨ࠷దԽख๏ɻ ׳ੑ
" ( + 1) = " () + " ( + 1) " ( + 1) = ×" () + - ×- (" 23456 − " )) + - ×8 (" 93456 − " ) ݸମʢௗʣͦͷͷ͕ ࠷దͳղͱͳΔ
群知能 14 ٜίϩχʔ࠷దԽʢ"$0 ٜͷ࠾ӤߦಈʹணΛಘͨ࠷దԽख๏ɻ ٜϥϯμϜʹͷपΓΛ୳ࡧ͠ɺ໘ʹϑΣϩϞϯΛ͢ɻӤΛݟͭ ͚ΔͱϑΣϩϞϯྔΛิڧ͠ͳ͕ΒʹΔɻଞͷٜϑΣϩϞϯ͕ڧ͍ ಓΛબͼɺϑΣϩϞϯΛ͞Βʹิڧ͢ΔɻҰํɺϑΣϩϞϯৠൃ͢Δͨ Ίɺ༨ܭͳಓফ͑ͯӤ·Ͱͷ࠷ڑ͕ࣗಈతʹબ͞ΕΔɻ https://ja.wikipedia.org/wiki/%E8%9F%BB%E3%82%B3%E3%83%AD%E3%83%8B%E3%83%BC%E6%9C%80%E9%81%A9%E5%8C%96 ʢຊʣ
܈ೳΛར༻ͨ͠ ΫϥελϦϯάख๏
群知能によるクラスタリング 15 ٜίϩχʔΫϥελϦϯάϞσϧʢ"$$.ʣ ٜ͕༮ͷ͚Λ͢Δߦಈʹج͍ͮͨΫϥελϦϯάΞϧΰϦζϜɻ ٜ֮ൣғʹಉ͡छྨͷ༮͕ଘࡏ͢Δ߹ʹԼΖ͢࡞ۀΛ܁Γฦ ͢ɻͦΕʹΑΓɺখ͞ͳΫϥελॖখɺফ໓͠ɺେ͖ͳΫϥελΑΓ େ͖ͳͷʹ͢Δɻ र͏ ஔ͘ र͏
< = 1 8 ? @A∈C4<9DE×E(F) 1 − (< , H ) 1 + − 1 JKL 2<N" < = - - + (< ) 8 PF@2 < = Q 2 < < < 8 1 < ≥ 8 ΦϒδΣΫτؒڑ ֮໘ੵ 群知能とデータマイニング:アジス・アブラハム 他、東京電機大学出版局、2012年 ྨࣅͷہॴີ र͏֬ ԼΖ֬͢ ΤʔδΣϯτʢٜʣΛา͔ͤ ࠷దͳΫϥελΛͭ͘ΒͤΔ
群知能によるクラスタリング 16 ٜίϩχʔΫϥελϦϯάϞσϧʢ"$$.ʣ ٜ͕༮ͷ͚Λ͢Δߦಈʹج͍ͮͨΫϥελϦϯάΞϧΰϦζϜɻ ٜ֮ൣғʹಉ͡छྨͷ༮͕ଘࡏ͢Δ߹ʹԼΖ͢࡞ۀΛ܁Γฦ ͢ɻͦΕʹΑΓɺখ͞ͳΫϥελॖখɺফ໓͠ɺେ͖ͳΫϥελΑΓ େ͖ͳͷʹ͢Δɻ र͏ ஔ͘ र͏
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群知能によるクラスタリング 17 ཻࢠ܈࠷దԽ๏ʢ140 'MPDLΞϧΰϦζϜ ௗͳͲͷ܈Εͷಈ͖Λ฿͢ΔΞϧΰϦζϜΛऔΓೖΕͨΞϧΰϦζϜɻ ಉछͰͳ͍܈Ε͔ΒΕɺಉछͷ܈Εͷۙ͘ʹΛ߹Θͤͯཹ· ΔɻͦΕʹΑΓɺछྨผͷΫϥελϦϯά͕ߦΘΕΔɻ 群知能とデータマイニング:アジス・アブラハム 他、東京電機大学出版局、2012年
িಥճආˠඇྨࣅϊʔυͷࢄ ௐ 'MPDLΫϥελϦϯάˠྨࣅϊʔυͷूத িಥճආ 'MPDL ΫϥελϦϯά ݸମʢௗʣͦͷͷ͕ ࠷దͳΫϥελΛࣗൃతʹܗ͢Δ
群知能によるクラスタリング 18 ཻࢠ܈࠷దԽ๏ʢ140 'MPDLΞϧΰϦζϜ ௗͳͲͷ܈Εͷಈ͖Λ฿͢ΔΞϧΰϦζϜΛऔΓೖΕͨΞϧΰϦζϜɻ ಉछͰͳ͍܈Ε͔ΒΕɺಉछͷ܈Εͷۙ͘ʹΛ߹Θͤͯཹ· ΔɻͦΕʹΑΓɺछྨผͷΫϥελϦϯά͕ߦΘΕΔɻ 群知能とデータマイニング:アジス・アブラハム 他、東京電機大学出版局、2012年
িಥճආˠඇྨࣅϊʔυͷࢄ ௐ 'MPDLΫϥελϦϯάˠྨࣅϊʔυͷूத িಥճආ 'MPDL ΫϥελϦϯά
群知能 19 ཻࢠ܈࠷దԽ๏ʢ140 'MPDLΞϧΰϦζϜ ௗͳͲͷ܈Εͷಈ͖Λ฿͢ΔΞϧΰϦζϜΛऔΓೖΕͨΞϧΰϦζϜɻ ಉछͰͳ͍܈Ε͔ΒΕɺಉछͷ܈Εͷۙ͘ʹΛ߹Θͤͯཹ· ΔɻͦΕʹΑΓɺछྨผͷΫϥελϦϯά͕ߦΘΕΔɻ 群知能とデータマイニング:アジス・アブラハム 他、東京電機大学出版局、2012年
িಥճආˠඇྨࣅϊʔυͷࢄ ௐ 'MPDLΫϥελϦϯάˠྨࣅϊʔυͷूத োճආ ௨ΓಓΛͨͲΔ িಥճආ 'MPDL ΫϥελϦϯά ࣗͷഎܠʢࡐྉֶʣ͕׆͔ͤΔ ܈ೳͳ͍͔
群知能 20 ՙిܥ୳ࡧ $IBSHFE4ZTUFN4FBSDI $44 ཧֶͱྗֶͷ๏ଇʢΫʔϩϯͷ๏ଇͱΨεͷ๏ଇͱχϡʔτϯྗ ֶʣʹج͍ͮͨ࠷దԽख๏ɻ ద༻ͷΛిՙͷͱ͢Δ͜ͱͰɺՙిཻࢠؒڑͱ߹ΘͤͯΫʔϩ ϯྗ͕ܭࢉͰ͖ΔɻΫʔϩϯྗʹैͬͯՙిཻࢠΛͲͷΑ͏ʹಈ͔͔͢Λ
χϡʔτϯྗֶʹΑΓܾఆ͠ɺ࠷దղΛٻΊΔʢΫϥελϦϯάՄೳʣ ɻ A. Kaveh et al., A novel heuristic optimization method: charged system search,Acta Mech 213 (2010) 267-289. < = − − <H = <H < < − H < − H ]4^ = - K ∆8 + 8 ` @bP ∆ + @bP <H = 4 < <H 8 <H 8 ≥ 4 < < c <H <H 8 < ిՙ Ϋʔϩϯྗ ి Ґஔ
群知能 21 ՙిܥ୳ࡧ $IBSHFE4ZTUFN4FBSDI $44 ཧֶͱྗֶͷ๏ଇʢΫʔϩϯͷ๏ଇͱΨεͷ๏ଇͱχϡʔτϯྗ ֶʣʹج͍ͮͨ࠷దԽख๏ɻ ద༻ͷΛిՙͷͱ͢Δ͜ͱͰɺՙిཻࢠؒڑͱ߹ΘͤͯΫʔϩ ϯྗ͕ܭࢉͰ͖ΔɻΫʔϩϯྗʹैͬͯՙిཻࢠΛͲͷΑ͏ʹಈ͔͔͢Λ
χϡʔτϯྗֶʹΑΓܾఆ͠ɺ࠷దղΛٻΊΔɻ A. Kaveh et al., A novel heuristic optimization method: charged system search,Acta Mech 213 (2010) 267-289. < = − − <H = <H < < − H < − H ]4^ = - K ∆8 + 8 ` @bP ∆ + @bP <H = 4 < <H 8 <H 8 ≥ 4 < < c <H <H 8 < ిՙ Ϋʔϩϯྗ ి Ґஔ ͍ۙͷ͢Ͱʹଘࡏ͢Δ ͏গ͠ࡐྉతͳख๏ʹ͍ͨ͠
群知能 22 ՙిܥ୳ࡧ $IBSHFE4ZTUFN4FBSDI $44 ཧֶͱྗֶͷ๏ଇʢΫʔϩϯͷ๏ଇͱΨεͷ๏ଇͱχϡʔτϯྗ ֶʣʹج͍ͮͨ࠷దԽख๏ɻ ద༻ͷΛిՙͷͱ͢Δ͜ͱͰɺՙిཻࢠؒڑͱ߹ΘͤͯΫʔϩ ϯྗ͕ܭࢉͰ͖ΔɻΫʔϩϯྗʹैͬͯՙిཻࢠΛͲͷΑ͏ʹಈ͔͔͢Λ
χϡʔτϯྗֶʹΑΓܾఆ͠ɺ࠷దղΛٻΊΔɻ A. Kaveh et al., A novel heuristic optimization method: charged system search,Acta Mech 213 (2010) 267-289. < = − − <H = <H < < − H < − H ]4^ = - K ∆8 + 8 ` @bP ∆ + @bP <H = 4 < <H 8 <H 8 ≥ 4 < < c <H <H 8 < ిՙ Ϋʔϩϯྗ ి Ґஔ ՙిܥ୳ࡧ ʢ$44ʣͱ γϛϡϨʔςουΞχʔϦϯά ΛΈ߹ΘͤΔ
群知能 23 γϛϡϨʔςουΞχʔϦϯάʢ4"ʣ ࣭Λ༥ղঢ়ଶʹͳΔ·ͰՃ͠ɼঃʑʹྫྷ٫͢Δૢ࡞Λম͖ͳ·͠ ʢ"OOFBMJOHʣͱ͍͏ɽ͜ͷম͖ͳ·͠ʹΑΓɼΤωϧΪʔ͕࠷গͳ͍ ঢ়ଶʹࢠ͕ྻ͠ɼ݁থߏΛܗͤ͞Δ͜ͱ͕Ͱ͖Δɽ͜ͷཧϓϩ ηεʹணΛಘͨ࠷దԽख๏ɻ http://mikilab.doshisha.ac.jp/dia/monthly/monthly04/20040524/kawamoto.pdf https://en.wikipedia.org/wiki/Simulated_annealing
群知能 24 ఏҊख๏ʢ֩ੜϞσϧʣ Թͷஈ֊͕֊ߏʢྨࣅͷߴ͍ͷ͔Βॱʹ݁߹͢ΔʣΛද͢ ԹΛ্͛͢ͱશମͷΫϥελϦϯάΛϦηοτͰ͖Δ ࠷ԹΛ͋Δఔߴ͍Թʹ͢ΔͱվྑੑΛͨͤΔ͜ͱ͕Ͱ͖Δ
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群知能 25 ʲ͓·͚ʳఏҊख๏ʢκʔϯϝϧτܕҟৗݕʣ https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%BE%E3%83%BC%E3%83%B3%E3%83%A1%E3%83%AB%E3%83%88%E6%B3%95 http://www.ecm.okayama-u.ac.jp/reaction/old/sirikon.html κʔϯϝϧτ๏ͱɺෆ७ͷଟ͍ۚଐͷΠϯΰοτ͔Β७ͷߴ͍Π ϯΰοτΛਫ਼͢ΔͨΊͷෆ७๏Ͱ͋Δ ঢ়ͷΠϯΰοτͷҰΛ෦తʹՃ༹͔ͯ͢͠ʢϝϧτʣɻ
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群知能 26 ٜίϩχʔ࠷దԽʢ"$0 ٜͷ࠾ӤߦಈʹணΛಘͨ࠷దԽख๏ɻ ٜϥϯμϜʹͷपΓΛ୳ࡧ͠ɺ໘ʹϑΣϩϞϯΛ͢ɻӤΛݟͭ ͚ΔͱϑΣϩϞϯྔΛิڧ͠ͳ͕ΒʹΔɻଞͷٜϑΣϩϞϯ͕ڧ͍ ಓΛબͼɺϑΣϩϞϯΛ͞Βʹิڧ͢ΔɻҰํɺϑΣϩϞϯৠൃ͢Δͨ Ίɺ༨ܭͳಓফ͑ͯӤ·Ͱͷ࠷ڑ͕ࣗಈతʹબ͞ΕΔɻ https://ja.wikipedia.org/wiki/%E8%9F%BB%E3%82%B3%E3%83%AD%E3%83%8B%E3%83%BC%E6%9C%80%E9%81%A9%E5%8C%96 Ԡ༻
応⽤アイデア 27 Ԡ༻ΞΠσΞ ϝτϦοΫͳͲΛར༻ͨ͠ಛϕΫτϧ ˠྨࣅ༻్Ϋϥελʹجͮ͘ҟৗݕɾ༧ ௨৴ස௨৴༰Λར༻ͨ͠ಛϕΫτϧ ˠϧʔςΟϯάͷॖɼʢΩϟογϡʣαʔόͷ࠷దஔ
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