Algoritmi distribuiti e reti complesse

Docenti: Andrea Clementi, Luca Trevisan

Comunicazioni

APPELLI DI SETTEMBRE

07-09-2018 12:36

SI AVVISANO tutti gli studenti interessati che e' possibile da oggi prenotarsi su delphi per gli appelli autunnali.

SI RICHIEDE cortesemente ad ogni studente interessato di inviare a clementi@mat.uniroma2.it  una email  in cui si specifica *quali* moduli intende fare nell'appello da lui prenotato.

 


MODULO I: APPELLO DI GIUGNO 2018

14-06-2018 19:12

Scusandomi per la situazione, informo gli studenti interessati che potranno svolgere la prova di esame relatica al I modulo del corso 

il giorno martedi 19-06-2018 alle ore 15.00 nel mio uffcio a SOGENE. Prego gli studenti interessati di inviarmi una email entro domenica per prenotare l'esame. Inoltre li invito a seguire questo sito nei prossimi giorni per eventuali comunicazioni sulla  situazione medica. 

Andrea Clementi 


CAMBIAMENTO AULA MOD. III

06-06-2018 14:32

Si informa che la  lezionie di  giovedì 07/06 del prof Trevisan avra' luogo  dalle 17.15 alle 18.30 in AULA T5.

 


III modulo: SITO WEB

03-05-2018 16:51

Il prof. Trevisan ha aperto un sito relativo al modulo di ADRC che insegnera' in cui si possono trovare tutte le informazioni ed il materiale didattico relativi al suddetto modulo. Il sito e' :

 

https://people.eecs.berkeley.edu/~luca/bwca18/


III MODULO: PROF. TREVISAN II

10-04-2018 11:49

Si informano gli studenti che il modulo del Prof. Trevisan di ADRC avra' inizio GIOVEDI 17 MAGGIO  

con i seguenti orario E luogo:

 

- Lunedì 11/13 aula 7PP2;
- Giovedì 17/19 aula 7.

 

 

 

 

 

NOTA IMPORTANTE: Si informano gli  studenti del II anno o fuoricorso che, al fine di non creare problemi di collisione con i corsi del II anno, essi  *possono* anche portare come programma di esame quello dello scorso anno accademico che non prevede il modulo del Prof. Trevisan. E' sufficiente comunicarlo via email al Prof. Clementi o in sede di esame.


ESITO ESONERO DEL 01/2018

15-01-2018 11:33

RISULTATI ESONERO

(Gli studenti che hanno consegnato il compito ma

che non appaiono in questa lista hanno riportato un risultato non sufficiente)

 

MATRICOLA/NOME/NICKNAME                SCORE

 

0217260 ...............................    18/30

 

0246425 ................................   28/30

 

BONAVITA D. ........................     25/30

 

0258412     ..........................      20/30

 

0202133    ...........................     18/30

 

 

 

 


ESONERO 11/01/18

11-01-2018 10:25

L'esonero avra' luogo alle ore 14.30 in aula 7. Si pregano gli studenti  di arrivare 10 minuti prima per effettuare le operazioni iniziali in anticipo.

 

 


KOLMOGOROV MEETS TURING 2017

16-11-2017 11:28

Per gli studenti della LM che vogliono farsi un'idea delle applicazioni più avanzate dei metodi ed degli algoritmi probabilistici in Computer Science, c'e' un'ottima occasione a ROMA 3. La partecipazione e' gratuita ma, chi decide di venire, e' cortesemente pregato di inviare una email ad Andrea Clementi.  Friday December 1st 2017, Roma Tre University


 
Kolmogorov meets Turing 4th edition
a workshop on probabilistic methods for the analysis of stochastic processes and randomized algorithms.
 
 
 
 
*********************************
Aula F, Dipartimento di Matematica e Fisica, Roma Tre
Largo S. Murialdo 1, 00146 Roma
 
 
14:30-15:20 
Chris Schwiegelshohn 
PCA for k-means: Preserving Cost, Clusters, And Beyond 


15:25-16:15 
Marco Scarsini 
When is selfish routing bad? The price of anarchy in light and heavy traffic. 


16:20-16:45 Coffe break 


16:45-17:35 
Francesco Pasquale 
Rationality and Randomness. 


17:40-18:30 
Alexandre Stauffer 
Multi-particle diffusion limited aggregation.


Lezioni

1807-12-2017

La dinamica del 3 majority

Analisi in media del suo tempo di completamento

1704-12-2017

Il modello Gossip

Il problema del consenso binario

Dinamiche di consenso

il voter model

Analisi in media del voter model

1630-11-2017

Modifica del    protocollo select ed analisi corretta

Risultato negativo: il lower bound deterministico (senza prova)

l'analisi del protocollo BGI randomizzato

IL gap esponenziale

1527-11-2017

Protocolli di Broadcast per Radio Networks efficienti nel caso di reti sparse.

Le famiglie selettive

Il protocollo di Broadcast basato sulle famiglie selettive

Una prima analisi che non funziona

1423-11-2017

IL protocollo Round Robin con D e/o n sconosciuti: indovinare i parametri in modo efficiente (ricerca binaria)

Analisi del completamento e delle terminazione

 

Aspetti negativi del Round Robin

1320-11-2017

Analisi della correttezza, convergenza e  terminazione del protocollo

Round Robin.

Assunzioni sulla conoscenza dei parametri iniziali D e N della rete.

Analisi del tempo di completamento e del numero di trasmissioni/lavoro di un nodo

1216-11-2017

IL problema del Broodcast sulle Radio Networks.

Risultati negativi per il protocollo Flooding

Un primo algoritmo basato sul Round Robin

1113-11-2017

IL Modello Radio Networks: Introduzione, esempi, il problema dell'Interferenza.

Differenze con il modello link-based

1009-11-2017

La Leader Election su un anello:

La tecnica ''Controlled Distance'' in fasi

Il protocollo Controlled Distance

Correttezza e msg complexity

Un semplice protocollo per Meshes

Considerazioni finali per la Leader Election

906-11-2017

Il problema dell'elezione di un Leader

Condizioni Iniziali

Risultati di impossibilita'

Condizione: Unique IDs

Schemi di pìrotocolli per topologie  generali

Leader Election su anelli

Due protocolli semplici ma non ottimali: All-to-All e All-to-All modificato

Analisi della correttezza e msg complexity

802-11-2017

Il problema della DFS in distribuito

condizioni iniziali

Un protocollo di Traversal strettamente sequenziale

Una sua variante ''parallela''

Correttezza e Msg complexity

Considerazioni nel caso Multiple Inititators

730-10-2017

IL problema dello Spanning Tree Distribuito

Analsisi del Problema e condizioni iniziali

Unique Initiator

IL protocollo Shout e Shout+

Risultati di impossibilita' nel caso multiple initiators

626-10-2017

IL protocollo HyperFlood su Hypercube

Analisi  della correttezza

Analisi della  msg complexity

523-10-2017

Il problema del Wake-Up

Condizioni ed ipotesi

Un protocollo ottimale

analisi della msg complexity in funzione del numero di initiators

Reti sparse, scalable, efficienti

La struttura ad Hypercube

416-10-2017

Verifica dell'analisi della message complexitiydi FLOOD rispetto agli archi

Le tecniche di Lower Bound nei sistemi distribuiti: l'ambiente e la localita'.

Un lower bound banale per il Broadcast

Un lower bound ottimo per il Broadcast: dimostrazione formale

312-10-2017

Il protocollo FLOOD: 2 versioni

Analisi e dimostrazione della correttezza

La Message complexity : analisi con due approcci diversi

l'ideal time del protocollo

 

205-10-2017

Il modello di calcolo distribuito.

Le entita' locali: i nodi

La comunicazione: i messaggi

Le azioni locali

Gli eventi

I protocolli

I concetti di Task, Processo,  stato/configurazione del sistema

Correttezza di un Protocollo

La message complexity

Sistemi asincroni e sincroni

Le restrizioni standard

Esempio di task: il Broadcast

 

102-10-2017

- Presentazione del Corso

- Collocazione del corso rispetto alla Laurea Magistrale

- Informazioni generali

- Introduzione informale ai modelli distribuiti di calcolo ed agli algoritmi distribuiti

- L'esempio degli alunni in classe


Materiale didattico

Materiale didattico relativo al Modulo del Prof. Clementi

Articoli sul modello Gossip relativo alle ultime lezioni del Prof. Clementi

Informazioni

Anno accademico2017-2018
Crediti9
SettoreINF/01
Anno1
Semestre1
PropedeuticitàNessuna

Programma

 

Il corso quest'anno avra' un'importante novita'.

 

 Oltre ai due moduli standard di:

 

 

a) Calcolo Distribuito  (Prof. Clementi)

b) Teoria Algoritmica dei Giochi (Dr. Gualà)

 

vi sara' un ulteriore modulo (di circa 10 ore di lezione) (Modulo c) che verra' svolto dal Prof. Luca Trevisan che sara' Visiting Professor nel nostro Dipartimento in cui verranno trattati argomenti fondamentali  dell'analisi di  grafi di grandi dimensioni.

Luca Trevisan è full professor all'Università di Berkeley (CA - USA) e Senior Scientist al

Simons Institute for the Theory of Computing.

https://people.eecs.berkeley.edu/~luca/

Il Prof. Trevisan  rappresenta uno dei più importanti  scienziati  in Theoretical Computer Science in campo internazionale. Questa terza parte verrà erogata nel mese di  maggio 2018 e sarà parte integrante del corso ADRC.  

 

 

L'esame del corso, pertanto, sarà strutturato in due parti.  

Negli appelli invernali (febbraio 2018) vi sarà un test  intermedio sui moduli (a) e (b), mentre

in tutti gli  appelli successivi, gli studenti potranno dare l'esame (ed i test relativi) su tutti e tre i moduli 

(a,b, e c).

 

 

 

Il modulo (a)

presenta i principi fondamentali del calcolo distribuito sia da un punto di vista dei modelli di comunicazione/computazione più importanti che per quanto riguarda i metodi algoritmici fondamentali per tali modelli. 

L'obiettivo formativo e' quello di fornire degli strumenti efficienti e rigorosi per il Problem Solving algoritmico in cui, rispetto ai corsi algoritmici della triennale, per la prima volta le entità computazionali (agenti)  sono molteplici ed interagenti.
Questo nuovo paradigma offre ottime  basi per progettare  protocolli efficienti per problemi fondamentali ed estremamente attuali nel mondo dei moderni sistemi distribuiti.
Questa parte sarà tenuta del Prof. Clementi e sarà di 6 cfu.
 
Nel modulo (b), il Dr. Gualà tratterà un altro aspetto fondamentale
dei sistemi distribuiti moderni: la presenza di comportamenti egoistici degli agenti di un sistema distribuito. Tale presenza ha portato negli ultimi decenni a sviluppare un'importante teoria:
l'Algorithmic Game Theory. Profondamente ispirata dalla famosa Game Theory (Nash Equilbria), questa teoria viene trattata nel corso per affrontare importanti problematiche nel campo dell'ottimizzazione di reti di comunicazione e di altre applicazioni.

 

Il modulo (c) il prof. Trevisan introdurra' importanti tecniche di analisi e progettazione di algoritmi

per problemi di ottimizzazione e/o detection su grafi di grandi dimensione. In particolare,

vista la grande dimensione dei dati, verranno studiate tecniche di natura statistica che permettono l'analisi delle performance non nel ''worst-case''.  
 
Qui sotto vengono riportati i  programmi preliminari per i 3 moduli. 
 
Modulo (a):  Algoritmi Distribuiti  
- Modelli di computazione distribuiti: paradigmi, algoritmi, misure di complessità, comunicazione
- Un processo epidemico: Il  Broadcast e l'Information Spreading
- Il problema del Wake-Up
- Il problema dello Spanning Tree
- Il problema del Leader Election
- Il Modello Wireless: il fenomeno delle collisioni
- Il Broadcast su Wireless Networks: protcolli  deterministici e randomizzati
- Problemi distribuiti avanzati in  Social Networks    e Data Science
 
Modulo (b)  Teoria Algoritmica dei Gioghi
 
**** - da inserire *****

 

Modulo (c) (in inglese - versione preliminare)

 Worst-case analysis sometimes overestimates the difficulty of certain problems in practice. In this course we will review more refined methods for the analysis of algorithms, including average-case analysis for random instances, analysis of distributions with a "planted" solution, semi-random models which combine random and adversarial choices, and machine learning problems in which the input is a collection of iid samples from an arbitrary unknown distribution. We will conclude with a brief overview of the theory of average-case complexity, and the evidence that we have that certain problems remain hard even when analyzed with respect to natural classes of distributions. Here is a tentative list of topics that we will cover:

  • Properties of random graphs
  • Cliques in random graphs
  • Independent sets in random graphs
  • Planted bisection and the stochastic block model
  • Finding cuts in semi-random graph models
  • Stable cuts and stable clustering
  • An introduction to average-case complexity

Testi di riferimento

N. Santoro: Distributed Algorithms + slides ed appunti


Ricevimento studenti

Su appuntamento per email con il Docente: clementi/guala@mat.uniroma2.it


Modalità di esame

NOTA IMPORTANTE (del 23-05-18)

le modalita' di esame della parte del Prof. Trevisan saranno definite entro pochi giorni anche sulla base di un feedback da parte degli studenti. In ogni caso:

 

- E' prevista *per tutti*  (e in ogni appello) una prova orale (durante gli appelli previsti).

 

- Probabilmente, saranno proposti  degli  homework *facoltativi* a cui verranno  dati un punteggio/ "bonus" da aggiungere eventualmente alla prova orale.

 

- Per gli studenti lavoratori valgono le stesse condizioni di cui sopra.