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ネットワーク損失を利用した分散近似計算 NetApprox

(Exploiting Network Loss for Distributed Approximate Computing with NetApprox)

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田中専務

拓海先生、最近部下から「ネットワークの遅延や損失を逆手に取る研究がある」と聞いたのですが、正直ピンと来ません。要するにネットワークの不具合を利用して何をするという話なんですか?

AIメンター拓海

素晴らしい着眼点ですね!大丈夫、簡単に説明しますよ。要は「全部のデータを絶対に届ける」前提を変えて、多少のデータ損失を許容する種類の処理にだけネットワークを最適化するという考え方です。これによって全体の処理が速くなるんですよ。

田中専務

多少の損失を許容する、ですか。うちの現場だと品質は命ですから怖いのですが、どの業務がそれに当たるのか判断基準はありますか?

AIメンター拓海

素晴らしい質問です!ポイントは三つです。第一に、分析や学習の結果が少しの欠損でも問題にならないかどうか。第二に、欠損が出ても最終的な精度目標を満たせるか。第三に、損失を前提にしたときの速度やコスト改善が投資に見合うか。これらを満たす業務なら候補になりますよ。

田中専務

なるほど。で、具体的にはネットワークはどう変えるのですか?ルールを変えるだけで実装は難しいのではないですか。

AIメンター拓海

簡単に言うと二つの変更を行います。一つは「近似トラフィック」を積極的に流すための輸送(トランスポート)ルール、もう一つはスイッチやキューの使い方を変える資源配分です。実装は確かに工夫が必要ですが、既存のフレームワークやアプリを少し改修するだけで試せますよ。

田中専務

これって要するに、重要な通信は守りつつ、重要度の低いデータは多少損しても良いから先に送って全体を速くする、ということですか?

AIメンター拓海

その通りですよ!本質はまさにその考え方です。ネットワーク全体を効率化して、重要な処理の遅延を減らすために、許容できる損失を設計に組み込むのです。実務では精度目標(accuracy target)を明確にしてから導入するのが肝要です。

田中専務

導入するときのリスクは何でしょうか。投資対効果の不確実性が経営的には一番怖いのです。

AIメンター拓海

リスクも明確です。第一に精度目標を超えないかの検証コスト。第二に既存アプリケーションの改修コストと運用教育。第三にネットワーク機器の設定変更に伴う管理負担。ただし小さなパイロットで効果を確かめることで、投資を段階的に回収できる設計にできますよ。

田中専務

なるほど。最後に、会議で現場に説明するときの要点を三つでまとめてもらえますか。短く知りたいのです。

AIメンター拓海

いいですね、要点は三つです。第一、全てを正確に送るのではなく「許容できる損失」を活かして全体速度を上げること。第二、精度目標を決めてからネットワーク挙動を変えること。第三、小規模実験で効果とコスト回収を確認して段階導入すること。大丈夫、一緒に計画を作れば必ずできますよ。

田中専務

分かりました。要するに、重要なデータは守りつつ、精度目標を定めてから損失を許容するトラフィックを優先的に流すことで、全体の処理を速くしてコストを下げる、ということですね。自分の言葉で言うとそうなります。

監修者

阪上雅昭(SAKAGAMI Masa-aki)
京都大学 人間・環境学研究科 名誉教授

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