Tăng tốc kết chuỗi con với độ đo xoắn thời gian động dựa vào sự hỗ trợ của GPU

Abstract

Kết chuỗi con trên chuỗi thời gian là một trong những bài toán khai phá dữ liệu chuỗi thời gian quan trọng. Trong nghiên cứu này, chúng tôi sử dụng một giải thuật kết chuỗi con hữu hiệu, có tên EP-M, mà dựa vào độ đo xoắn thời gian động (dynamic time warping - DTW) và phân đoạn chuỗi thời gian. Do tính hiệu quả cao của độ đo DTW so với các độ đo khoảng cách khác, đã có nhiều nỗ lực trong cộng đồng nghiên cứu nhằm khắc phục tình trạng chi phí tính toán cao của độ đo DTW.  Các kỹ thuật phần mềm để tăng tốc việc tính toán độ đo DTW trong khai phá chuỗi thời gian gồm có các kỹ thuật từ bỏ sớm, cắt tỉa dựa vào cận dưới và lập chỉ mục. Tuy nhiên, bên cạnh những giải pháp dựa vào phần mềm như vậy chúng ta nên quay sang những kỹ thuật dựa vào phần cứng để cải thiện hơn nữa tính hữu hiệu của phương pháp hiện có. Trong nghiên cứu này, chúng tôi thiết kế và đánh giá một giải pháp dựa vào phần cứng, đó là đơn vị xử lý đồ họa  (Graphics Processing Unit -GPU) để tăng tốc giải thuật kết chuỗi con EP-M bằng cách song song hóa. Kết quả thực nghiệm trên một số bộ dữ liệu mẫu cho thấy tính hữu hiệu cao của phương pháp dựa vào GPU đề xuất cho công tác kết chuỗi con trên chuỗi thời gian.