计算机系统与计算机网络中的动态优化

摘 要：动态优化指的是计算机系统与计算机网络中对资源进行合理的分配和任务调度的理论工具。当前随着计算机系统与计算机网络的高速发展，关于动态优化的研究也得到非常大的进步，本文主要从马尔可夫决策来进行具体分析。

关键词：计算机系统；计算机网络；动态优化；模型；求解；应用

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.06.137

0 引言

当前计算机系统与计算机网络得到非常快速的发展，在人们生活中使用得也越来越广泛，但是随着人们在使用过程中对有限的计算机网络资源要求越来越高，怎样进行合理的分配使计算机网络达到最大的使用效率成为人们研究的重要目标。马尔可夫决策的过程是计算机系统与计算机网络中动态优化的基础模型，因此本文以马尔可夫决策来具体分析模型、求解以及应用。

1 马尔可夫决策过程动态模型的建立

在计算机系统与计算机网络中的动态优化时，其中最为关键的地方就在于动态模型的建立，模型建立的好坏直接影响到此次决策所能起到的作用。

（1）马尔可夫的决策过程。马尔科夫的决策过程一般分为几个重要的步骤：第一步，先建立一个状态集合S，此集合需要具有描述性，决策者能够使用这个集合做出相关的行为。第二步，将决策者在这个S集合内所做的所有行为归纳为一个集合A。第三步，决策者在S集合内所作出的行为即集合A所产生的收益，可以用R来表示该收益函数。第四步，在整个马尔可夫决策过程中，在集合S中记录决策者的行为会发生一定程度的转移，将此可以总结为状态转移关系SM。这就是马尔科夫的决策过程。而在实际中的马尔可夫决策过程往往只需要决策者观察决策环境状态S，并根据状态确定决策者的行为属于随机的马尔可夫行为还是确定的马尔可夫行为。接下来就是将该行为在整个系统中进行转换，重复做前面的事情，就可以完成整个马尔可夫决策过程。

（2）马尔可夫决策过程建模与分析。马尔可夫决策在实际运用之中的建模需要根据实际的情况，结合马尔可夫决策的理论进行分析、总结，建立符合实际情况和实际要求的模型。其具体的操作方法可以从以下几个方面进行：第一，分析实际研究情况，确定马尔可夫决策建模的目标。在马尔可夫决策的过程中，往往会出现其中的某一个变量发生变化，而导致最后的目标发生变化的现象，如：马尔可夫决策中的收益目标、运行系统发生变化，都会导致最后的目标不同。因此，在马尔可夫决策开始之初就需要先确定建模的目标，再根据这一目标去限定相应的变量。第二，在系统运行的过程中，可以根据建模目标的函数与其它各级函数的关系，将各级函数进行最大值和最小值的调节，并将目标函数和相关数据完整的记录下来，最后分析这一系列数据，对马尔可夫决策做出适当的调整。第三，根据该系统运行空间所处的状态进一步确定此次做出的决策行为是否有问题，若发现问题及时的对其进行优化。在马尔可夫决策的过程当中，系统所处于的状态和根据决策所作出的行为有可能处于空置的状态，形成一种游离的状态，这种状态在一定程度上仍旧会占用系统中的使用空间，造成资源的浪费现象。第四，对马尔可夫决策过程进行相应的评价措施，争取在马尔可夫决策系统中的每个实施过程都能够达到效率最大化，使此次计算机系统和计算机网络的动态优化效果能够最佳，对计算机网络中的资源和任务调度极为合理。

2 马尔可夫决策过程中的求解

马尔可夫决策过程在实际运用之中，其求解方法大致可以分为两类：精确求解算法和近似求解算法。利用精确算法，可以算得计算机网络动态优化的最有利的方法，但是其实际计算过程极为麻烦。利用近似求解算法则是通过对该系统中的相关数据进行具体的分析，然后将计算机网络中的相关资源进行适当的调整，并且记录下相应的调整数据，找出一种适合计算机网络相关资源分配，能够满足用户使用需要的近似答案。此种求解方式在使用的时候往往较为灵活，更容易快速的找出近似的答案。两种求解方式都各自具有一定的优点，具体怎样使用更加合适，还需要用户在实际使用中具体的分析、总结。

3 马尔可夫决策过程中的应用

本文在选取马尔可夫决策实际应用例子时，挑选出一个可以进行系统修复的实际例子作为应用案例进行具体的讲解。

如图1的右半部分为描述决策者的行为的非确定子网，左半部分为一个可能能够正常工作，也有可能已经失效的随机子网。在MDPN模型之中，对所在位置进行相应的标记可以适当的改善计算机网络，特别是计算机系统中存在互相对称的点，通过标记可以很好的让其对应，同时也减小了系统中空间上的相关问题。

在目前计算机系统与计算机网络高速发展的状态下，加强马尔可夫决策过程的分析和研究，并且合理的将马尔可夫决策进行相关的应用，可以在很大程上减少网络资源的浪费，对网络资源进行合理的分配，使得计算机系统和计算机网络能够使用效率最大化。

4 结束语

随着对马尔可夫决策过程中的模型、求解以及应用的具体分析，加深对计算机系统与计算机网络中的动态优化理解，实现对生活中或者工作中计算机网络资源的合理分配，达到使用计算机网络的最大效率。

参考文献：

[1]林闯，万剑雄，向旭东，孟坤，王元卓.计算机系统与计算机网络中的动态优化：模型、求解与应用[J].计算机学报，2012（07）：1339-1357.

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[3]刘君.计算机网络可靠性优化设计问题的研究[D].沈阳工业大学，2006.

[4]杨晓庆.计算机系统与计算机网络中的动态优化：模型、求解与应用[J].计算机光盘软件与应用，2014（09）：108+110.

作者简介：赵飞（1980-），男，河北博野人，本科，实验师，研究方向：计算机应用技术、网络技术等。