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SHARP-QoS:稀疏门控分层自适应路由用于 QoS 联合预测

机器学习 2025-12-22 v1

摘要

可靠的面向服务的计算依赖于多个质量服务(QoS)参数,这些参数对于评估服务最优性至关重要。然而,现实中的 QoS 数据极度稀疏、噪声重大,且受 QoS 交互、地理和网络层因素形成的分层依赖关系的影响,这使得准确的 QoS 预测颇具挑战。现有方法通常独立预测每个 QoS 参数, requiring multiple similar models,这增加了计算成本并导致泛化性能差。虽然最近的联合 QoS 预测研究探索了共享架构,但由于因 QoS 参数之间数值范围不一致导致的损失比例缩放引起的负迁移,以及表示学习不足导致的性能下降,这些方法仍面临挑战。本文提出一种统一的 QoS 联合预测策略,称为 SHARP-QoS,通过三个组件来解决上述问题。首先,我们引入一种双重机制,通过在 Poincaré 球面上形式化的双曲卷积从 QoS 和情境结构中提取分层特征。其次,我们提出一种自适应特征共享机制,允许在有信息的 QoS 和情境信号之间进行特征交换。采用门控特征融合模块以支持结构和共享表示之间的动态特征选择。最后,我们设计一种基于 EMA 的损失平衡策略,允许稳定的联合优化,从而缓解负迁移。在三个数据集(包含 2、3 和 4 个 QoS 参数)上的评估表明,SHARP-QoS 在准确率和鲁棒性方面均优于单任务和多任务基线。广泛的研究表明,我们的模型有效地解决了稀疏性、对异常值的鲁棒性以及冷启动问题,同时保持适中计算开销,凸显了其可靠的 QoS 联合预测能力。

关键词

引用

@article{arxiv.2512.17262,
  title  = {SHARP-QoS: Sparsely-gated Hierarchical Adaptive Routing for joint Prediction of QoS},
  author = {Suraj Kumar and Arvind Kumar and Soumi Chattopadhyay},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2512.17262},
  year   = {2025}
}

备注

12 pages, 4 figures, 10 tables