• شماره ركورد
    34451
  • پديد آورنده

    مسعود ربيعي

  • عنوان
    معرفي يك رويكرد زمان‌بندي جريان‌كار مبتني بر يادگيري تقويتي عميق براي بهينه‌سازي مصرف انرژي در محيط‌هاي محاسبات ابري
  • مقطع تحصيلي
    كارشناسي ارشد
  • رشته تحصيلي
    مهندسي كامپيوتر
  • سال تحصيل
    1401
  • تاريخ دفاع
    1404/07/29
  • استاد راهنما
    دكتر مرضيه ملكي مجد
  • استاد مشاور
    -
  • دانشكده
    دانشكده مهندسي كامپيوتر
  • چكيده
    با رشد شتابان تقاضا براي خدمات رايانش ابري، شمار مراكز داده در سطح جهان افزايش يافته و به تبع آن، مصرف انرژي و انتشار گازهاي گلخانه‌اي تشديد شده است. ازاين‌رو، بهينه‌سازي مصرف انرژي به يكي از چالش‌هاي محوري رايانش ابري بدل شده است. زمان‌بندي گردش‌كارِ آگاه از انرژي يك مسئله بهينه‌سازي چندهدفه است كه هم‌زمان مصرف انرژي و بيشترين زمان پايان بين همه وظايف (Makespan) را در نظر مي‌گيرد؛ مسئله‌اي ذاتاً NP-Hard كه با پويايي و مقياس بالاي محيط‌هاي ابري، كارايي روش‌هاي سنتي و فراابتكاري را با محدوديت روبه‌رو مي‌كند. در اين پژوهش، رويكردي نو براي زمان‌بندي گردش‌كار آگاه از انرژي مبتني بر يادگيري تقويتي عميق ارائه مي‌شود. هسته روش پيشنهادي، معماري Noisy Double Dueling Deep Q-Network است كه با بهره‌گيري از Double Q-Learning سوگيريِ بيش‌برآوردي در ارزش‌گذاري را مي‌كاهد، و با لايه‌هاي نويزي، كاوشِ هوشمندِ وابسته به حالت را جايگزين راهبردهاي كلاسيكي مانند ε-Greedy مي‌سازد. تابع پاداش نيز به‌طور يكپارچه سه مؤلفه كليدي—مصرف انرژي، طول دوره زمان‌بندي و رعايت محدوديت ضرب‌الاجل—را بهينه مي‌كند. كارايي روش بر بستر شبيه‌سازي و روي گردش‌كارهاي علميِ واقعي با مقياس‌هاي مختلف ارزيابي شده است. نتايج نشان مي‌دهد رويكرد پيشنهادي در كاهش مصرف انرژي و نيز در شاخص‌هاي رفتاري الگوريتم—از جمله سرعت همگرايي و پايداري—بر ساير روش‌هاي يادگيري تقويتي عميق برتري دارد. معماري تركيبي معرفي‌شده پاسخي كارآمد و عملي براي مسئله زمان‌بندي گردش‌كار در محيط‌هاي ابري پويا فراهم مي‌آورد و مي‌تواند مبنايي براي توسعه زمان‌بندهاي سبز و مقياس‌پذير در نسل‌هاي آتي رايانش ابري باشد.
  • تاريخ ورود اطلاعات
    1404/10/08
  • عنوان به انگليسي
    Introducing a Deep Reinforcement Learning-Based Workflow Scheduling Approach for Optimizing Energy Consumption in Cloud Computing Environments
  • تاريخ بهره برداري
    1/21/2026 12:00:00 AM
  • دانشجوي وارد كننده اطلاعات

    مسعود ربيعي

  • چكيده به لاتين
    With the rapid growth of deman‎d for cloud computing services, the number of data centers has increased worldwide, an‎d consequently, energy consumption an‎d greenhouse gas emissions have intensified. Therefore, energy consumption optimization has become one of the central challenges of cloud computing. Energy-aware workflow scheduling is a multi-objective optimization problem that simultaneously considers energy consumption an‎d the length of the scheduling period (Makespan); an inherently NP-Hard problem that, with the dynamics an‎d high scale of cloud environments, limits the efficiency of traditional an‎d meta-heuristic methods. In this research, a new approach for energy-aware workflow scheduling based on deep reinforcement learning is presented. The core of the proposed method is the Noisy Double Dueling Deep Q-Network architecture, which reduces the overestimation bias in valuation by using Double Q-Learning, an‎d replaces classical strategies such as ε-Greedy with state-dependent intelligent exploration with noisy layers. The reward function also optimizes three key components—energy consumption, scheduling period length, an‎d deadline compliance—integrally. The efficiency of the method has been eva‎luated on a simulation platform an‎d on real scientific workflows with different scales. The results show that the proposed approach outperforms other deep reinforcement learning methods in reducing energy consumption as well as in algorithm behavioral indicators—including convergence speed an‎d stability. The introduced hybrid architecture provides an efficient an‎d practical solution to the workflow scheduling problem in dynamic cloud environments an‎d can be a basis for the development of green an‎d scalable schedulers in future generations of cloud computing.
  • كليدواژه هاي فارسي
    رايانش ابري , زمان‌بندي گردش‌كار , بهينه‌سازي مصرف انرژي , زمان‌بندي آگاه از انرژي , يادگيري تقويتي عميق , شبكه‌هاي عصبي عميق , الگوريتم DQN
  • كليدواژه هاي لاتين
    Cloud computing , Workflow Scheduling , Energy Optimization , Energy-Aware Scheduling , Deep Reinforcement Learning , Deep Neural Networks , DQN Algorithm
  • Author
    Masoud Rabiei
  • SuperVisor
    Dr. Marzieh Malekimajd