Nuevo método basado en GPU para el problema de flujo máximo generalizado
Autores: Spridon, Delia Elena; Deaconu, Adrian Marius; Tayyebi, Javad
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Nuevo método basado en GPU para el problema de flujo máximo generalizado
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería de Sistemas
Palabras clave
Papel
Algoritmo
Flujo máximo
Redes generalizadas
Pérdidas de arco
Ganancias
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 21
Citaciones: Sin citaciones
Este documento investiga la aplicación de un algoritmo de búsqueda de la ruta de pérdida mínima para determinar el flujo máximo en redes generalizadas que se caracterizan por pérdidas o ganancias de arcos. En estos problemas de flujo de red generalizados, cada arco no solo tiene una capacidad definida, sino también un factor de pérdida o ganancia, que debe tenerse en cuenta al calcular el flujo máximo alcanzable. Esta extensión del problema tradicional de flujo máximo requiere un enfoque más integral, donde la cantidad máxima de flujo se determina teniendo en cuenta factores adicionales como costos, capacidades variables de arcos y la pérdida o ganancia específica asociada con cada arco. Este documento extiende el clásico algoritmo de Ford-Fulkerson, adaptándolo para identificar de manera iterativa rutas dirigidas residuales de origen a destino (s - t) con pérdida acumulativa mínima y rutas de aumento generalizadas (GAPs), lo que permite la computación eficiente del flujo máximo en redes tan complejas. Además, para mejorar el rendimiento computacional del algoritmo propuesto, realizamos estudios exhaustivos sobre técnicas de paralelización utilizando unidades de procesamiento gráfico (GPUs). Se lograron mejoras significativas en la eficiencia y escalabilidad del algoritmo. Los resultados demuestran el potencial de las computaciones aceleradas por GPU en el manejo de aplicaciones del mundo real donde los flujos de red generalizados con pérdidas y ganancias de arcos son prevalentes, como en redes de telecomunicaciones, transporte o logística.
Descripción
Este documento investiga la aplicación de un algoritmo de búsqueda de la ruta de pérdida mínima para determinar el flujo máximo en redes generalizadas que se caracterizan por pérdidas o ganancias de arcos. En estos problemas de flujo de red generalizados, cada arco no solo tiene una capacidad definida, sino también un factor de pérdida o ganancia, que debe tenerse en cuenta al calcular el flujo máximo alcanzable. Esta extensión del problema tradicional de flujo máximo requiere un enfoque más integral, donde la cantidad máxima de flujo se determina teniendo en cuenta factores adicionales como costos, capacidades variables de arcos y la pérdida o ganancia específica asociada con cada arco. Este documento extiende el clásico algoritmo de Ford-Fulkerson, adaptándolo para identificar de manera iterativa rutas dirigidas residuales de origen a destino (s - t) con pérdida acumulativa mínima y rutas de aumento generalizadas (GAPs), lo que permite la computación eficiente del flujo máximo en redes tan complejas. Además, para mejorar el rendimiento computacional del algoritmo propuesto, realizamos estudios exhaustivos sobre técnicas de paralelización utilizando unidades de procesamiento gráfico (GPUs). Se lograron mejoras significativas en la eficiencia y escalabilidad del algoritmo. Los resultados demuestran el potencial de las computaciones aceleradas por GPU en el manejo de aplicaciones del mundo real donde los flujos de red generalizados con pérdidas y ganancias de arcos son prevalentes, como en redes de telecomunicaciones, transporte o logística.