种群稳定性：在存在对手时调节规模
分布式、并行与集群计算
2018-03-09 v1 数据结构与算法
摘要
我们在分布式计算中引入一个称为种群稳定性问题的新协调问题。一个由具有有限内存与通信能力、且能够复制与自毁的智能体组成的系统，受到最坏情形对手的攻击，该对手以有界速率 (1) 任意删除智能体，以及 (2) 向系统中插入具有任意初始状态的额外智能体。目标是永久维持一个规模在目标规模 的常数倍范围内的种群。该问题受由众多内存受限的单个细胞组成的复杂生物系统在不利环境中维持稳定种群规模的能力所启发。此类生物机制使生物体能在创伤后愈合，或从由炎症、疾病或正常发育引起的过度细胞增殖中恢复。我们在一种通信模型中提出一种种群稳定性协议，该模型是 Angluin 等人种群模型的同步变体。在每轮中，随机选出的智能体对相遇并交换消息，其中每轮至少有常数比例的智能体被匹配。我们的协议使用三位消息以及每个智能体 个状态。我们强调，我们的协议能应对既可插入又可删除智能体的对手，而现有近似计数技术似乎不适用于此设置。该协议依赖于一种新颖的着色策略，其中种群规模被编码在颜色分布的方差中。单个智能体可通过从分布中采样局部获得种群规模的弱估计，并做出个体决策以稳健地维持稳定的全局种群规模。
引用
@article{arxiv.1803.02540,
title = {Population stability: regulating size in the presence of an adversary},
author = {Shafi Goldwasser and Rafail Ostrovsky and Alessandra Scafuro and Adam Sealfon},
journal= {arXiv preprint arXiv:1803.02540},
year = {2018}
}