在剛剛結(jié)束的GECCO 2020國際會議中，華為云擎天架構(gòu)的調(diào)度算法團隊同時獲得OCP與USCP運籌優(yōu)化算法賽道第一名，且算法運行結(jié)果刷新了十個文獻算例的已知最好結(jié)果。
這充分展現(xiàn)華為云在云資源調(diào)度、多目標優(yōu)化等領(lǐng)域的技術(shù)積累，更為解決云上超大規(guī)模離散優(yōu)化問題提供全新思路。
獲獎證書
GECCO會議始辦于1999年，是進化計算領(lǐng)域最重要的盛會之一。本屆比賽吸引了來自英國、法國等全球知名研究機構(gòu)和頂尖學者，如法國的優(yōu)化解決方案提供商Artelys（ROADEF Challenge 2018冠軍）、法國格勒諾布爾大學、英國倫敦大學學院等。
華為云擎天架構(gòu)的調(diào)度算法團隊與華中科技大學呂志鵬教授團隊，針對“面向云的高性能求解器”進行深度技術(shù)合作，并將設(shè)計的Weighting-Based Parallel Local Search（WPLS）算法應(yīng)用于本次比賽，實現(xiàn)在鄰域設(shè)計、鄰域快速評估機制、鄰域解選擇策略、并行化加速等方面的多項突破，方案全場景領(lǐng)先第二名10%。
種組合
挑戰(zhàn)超過宇宙原子數(shù)量總和搜索空間
計算機科學中的“進化計算”，指一系列“受生物進化啟發(fā)的全局優(yōu)化算法”，及研究此類算法的人工智能等子領(lǐng)域，主要應(yīng)用于最優(yōu)化問題的求解。
而OCP（Optimal Camera Placement，最優(yōu)攝像頭部署問題）與USCP（Unicost Set Covering Problem，單成本集合覆蓋問題）作為經(jīng)典的離散優(yōu)化問題，是已被證明的NP-Hard問題，其中USCP更是Karp提出的21個NP-Complete問題之一，在計算復(fù)雜性理論研究方面具有重要意義，并被廣泛應(yīng)用于邊緣站點選址、軟件模糊測試等實際工業(yè)場景中。
OCP問題可以簡單描述為：
“假定一個城市需要部署一組攝像頭進行監(jiān)控全覆蓋，而每個攝像頭部署的位置（400萬個可選位置）、角度及可覆蓋的監(jiān)控區(qū)域都不盡相同，如何使用最少的攝像頭實現(xiàn)城市監(jiān)控的全覆蓋。USCP問題則是采用更為抽象的數(shù)學集合形式進行描述，二者本質(zhì)相同。
OCP問題示意圖
此次比賽提供了基于實際的城市監(jiān)控布局轉(zhuǎn)換而來的數(shù)據(jù)集合，其中最大的數(shù)據(jù)包含了380萬以上的監(jiān)控候選位置。
要從380萬個候選位置中選出最優(yōu)的布局方案，搜索空間高達，該數(shù)字遠遠超過宇宙中所有原子的數(shù)量總和，即使動用全世界的算力，也無法在有限時間內(nèi)逐一驗證每一種方案的優(yōu)劣。
龐大搜索空間，大幅提升賽題難度
透過現(xiàn)象看本質(zhì)
云上實踐與算法理論的絕佳融合
AI、5G等技術(shù)的蓬勃發(fā)展，催生應(yīng)用對海量算力、極致時延體驗等更高要求，而云計算作為數(shù)字經(jīng)濟時代的核心生產(chǎn)工具，正逐步向邊緣延伸，以滿足澎湃算力的隨時、隨地、隨需獲取并實現(xiàn)業(yè)務(wù)的就近接入。現(xiàn)實的挑戰(zhàn)是，如何進行海量邊緣站點選址、規(guī)劃各站點容量，并通過智能全域調(diào)度實現(xiàn)全局業(yè)務(wù)接入體驗最優(yōu)，其本質(zhì)也可以抽象為以集合覆蓋問題為核心的一系列優(yōu)化問題。例如，云站點選址可抽象描述為：
云服務(wù)商擬在全國范圍內(nèi)部署海量站點以實現(xiàn)接入全覆蓋，滿足客戶的業(yè)務(wù)需求。調(diào)研篩選出大量備選站點，但因時延、服務(wù)質(zhì)量、實際環(huán)境等約束，每個站點可以覆蓋的區(qū)域有限。已知各站點可覆蓋區(qū)域及對應(yīng)建站成本，要求給出可實現(xiàn)全覆蓋的最優(yōu)站點部署方案。
憑借華為云擎天架構(gòu)調(diào)度算法團隊在云資源規(guī)劃、調(diào)度領(lǐng)域的持續(xù)探索實踐，本次比賽提交的Weighting-Based Parallel Local Search（WPLS）算法同時結(jié)合了機器學習與運籌優(yōu)化中的技巧，在局部搜索的過程中使用了禁忌表策略，并且自學習地調(diào)整評估函數(shù)來跳出局部最優(yōu)。
在實現(xiàn)上，該算法借助于華為云鯤鵬和昇騰實例的獨特硬件優(yōu)勢和特點，最大程度地發(fā)揮了算法的并行化加速能力，使用極短的時間就能找到接近于理論最優(yōu)解的方案，做到云上實踐與算法理論的絕佳融合。
面向未來
華為云擎天架構(gòu)的全棧技術(shù)投入
歷經(jīng)8年技術(shù)積淀的華為云擎天架構(gòu)，通過對極簡數(shù)據(jù)中心、專用硬件、虛擬化、云操作系統(tǒng)等全棧技術(shù)投入，提供硬核性能、極致穩(wěn)定、極優(yōu)效能、云邊端協(xié)同的云服務(wù)，為華為云、華為云Stack、華為云邊緣提供一致體驗與一致生態(tài)。
“智慧云腦”作為華為云擎天架構(gòu)的管控面，是面向云、AI、5G時代的分布式云操作系統(tǒng)，實現(xiàn)全域資源供給極優(yōu)、多樣性算力使用極簡。
其中，全域資源調(diào)度能力可支撐未來10萬級分布式站點間復(fù)雜的調(diào)度協(xié)同，完成中心與邊緣、邊緣與邊緣之間的智能按需調(diào)度，根據(jù)業(yè)務(wù)訴求匹配最優(yōu)節(jié)點，實現(xiàn)就近接入。面向租戶，智慧云腦通過資源畫像及預(yù)測算法實現(xiàn)算力的智能推薦，讓應(yīng)用負載運行在最合適的算力之上。
未來，華為云將繼續(xù)發(fā)揮全棧技術(shù)創(chuàng)新能力，與伙伴一起使能千行百業(yè)，助力政企實現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型和智能化升級。
