Algoritmo inovador revoluciona otimização de fluxo em redes de transporte e internet

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Por Ana Silva
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Diagrama de rede com caminhos de fluxo eficientes e otimizados.

São PauloRasmus Kyng e sua equipe de pesquisadores alcançaram um avanço significativo em algoritmos de fluxo de rede. Eles desenvolveram um novo algoritmo que encontra a maneira mais eficiente de mover recursos através de uma rede, muito mais rápido do que era possível antes. Essa descoberta pode impactar diversas áreas, como transporte, tráfego na internet e redes biológicas.

O novo algoritmo da equipe de Kyng reduz custos de transporte e aumenta o fluxo na rede. Ele processa rapidamente os dados da rede e calcula o fluxo ideal. Esta é uma melhoria significativa, pois os algoritmos antigos demoravam muito mais à medida que a rede crescia.

Aqui está o motivo pelo qual isso é inovador:

  • O algoritmo fornece soluções no exato momento em que o computador analisa os dados da rede.
  • O tempo de processamento e o tamanho da rede aumentam proporcionalmente.
  • Supera significativamente os algoritmos anteriores.

Anteriormente, encontrar o melhor fluxo em grandes redes demorava bastante. Kyng resolveu esse problema tornando o processo rápido e eficiente. O novo método utiliza muitas pequenas e rápidas cálculos em vez de alguns grandes. Essa alteração é o que torna o processo muito mais veloz.

No início dos anos 2000, os algoritmos mais rápidos levavam cerca de m^1.5 tempo, onde m representa o número de conexões na rede. Em 2004, esse tempo foi reduzido para m^1.33. O novo algoritmo de Kyng agora torna o tempo de computação extra quase insignificante, sendo o mais rápido para esses problemas.

Equipe de Kyng aprimora algoritmos para redes dinâmicas

A equipe de Kyng melhorou suas técnicas, criando algoritmos quase instantâneos para redes em mudança. Esses algoritmos se adaptam a redes com novas conexões ou com conexões ausentes. O membro do time Simon Meierhans apresentou um novo algoritmo para mudanças incrementais no Simpósio Anual da ACM sobre Teoria da Computação em Vancouver. Este algoritmo atualiza novas conexões praticamente de imediato.

Estudo apresenta algoritmo para gerenciar conexões em tempo real

Um novo estudo, aceito pela FOCS em outubro, apresentou um algoritmo para gerenciar conexões novas e removidas. Isso permite ajustes rápidos e eficientes de rotas, úteis em situações reais, como lidar com fechamentos de estradas ou encontrar caminhos alternativos em torno de acidentes.

Os cálculos rápidos de Kyng apresentam um novo método para lidar com redes complexas. Anteriormente, os algoritmos analisavam seções da rede ou a rede inteira usando valores médios. O método de Kyng combina essas duas estratégias para melhorar a eficiência.

Novas ferramentas matemáticas foram desenvolvidas para agilizar esses algoritmos. Uma delas é uma nova maneira de organizar dados de rede de forma mais rápida. Isso permite identificar mudanças na rede com maior rapidez, acelerando os cálculos.

Este trabalho resolveu muitos problemas antigos e aprimorou a gestão de tarefas complexas por parte dos computadores. Isso pode contribuir para tornar sistemas como transporte, comunicações e biologia mais eficientes, levando a aplicações melhores e mais rápidas em diversas áreas.

O estudo é publicado aqui:

http://dx.doi.org/10.1145/3618260.3649745

e sua citação oficial - incluindo autores e revista - é

Li Chen, Rasmus Kyng, Yang P. Liu, Simon Meierhans, Maximilian Probst Gutenberg. Almost-Linear Time Algorithms for Incremental Graphs: Cycle Detection, SCCs, s-t Shortest Path, and Minimum-Cost Flow. Proceedings of the 56th Annual ACM Symposium on Theory of Computing, 2024 DOI: 10.1145/3618260.3649745
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