Improved parallel algorithm for finding minimum cuts in stochastic flow networks

dc.contributor.advisor1Pedrino, Emerson Carlos
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/6481363465527189
dc.contributor.advisor1orcidhttps://orcid.org/0000-0003-3734-3202
dc.contributor.authorJoshan, Mohammad Sadegh
dc.contributor.authorlatteshttps://lattes.cnpq.br/0277215938197917
dc.contributor.authororcidhttps://orcid.org/0009-0000-5164-3346
dc.date.accessioned2025-08-05T12:52:02Z
dc.date.issued2025-05-27
dc.description.abstractThe expansion of information in social networks, bioinformatics, and transportation has resulted in the emergence of enormous graphs with millions or even billions of nodes and edges. Examples include communication networks with stochastic bandwidth, traffic systems with probabilistic congestion, and power grids with uncertain load demand. These scenarios pose unique computational challenges due to their probabilistic nature and dynamic structure. Traditional sequential techniques for identifying minimum cuts in graphs are ineffective in this context, as their time complexity becomes excessively high. This thesis addresses the problem by employing parallel techniques to compute minimum cuts more efficiently on large-scale graphs, leveraging modern parallel computing resources without compromising accuracy. The initial investigation explores state-of-the-art algorithms such as Parallel Push-Relabel and Parallel Karger, which depend on specific hardware and software conditions. The results support the design of the Dynamic Parallel Graph Cuts Algorithm (DPGCA), while also identifying limitations such as inefficient memory usage, limited energy scalability, and poor resource distribution in current parallel implementations.eng
dc.description.resumoA expansão da informação em redes sociais, bioinformática e transporte resultou no surgimento de grafos enormes com milhões ou até bilhões de nós e arestas. Exemplos incluem redes de comunicação com largura de banda estocástica, sistemas de tráfego com congestionamento probabilístico e redes elétricas com demanda de carga incerta. Esses cenários apresentam desafios computacionais únicos devido à sua natureza probabilística e estrutura dinâmica. Técnicas sequenciais tradicionais para identificação de cortes mínimos em grafos tornam-se ineficazes nesse contexto, pois a complexidade de tempo envolvida é excessivamente alta. Esta tese aborda esse problema empregando técnicas paralelas para calcular cortes mínimos de forma mais eficiente em grafos de larga escala, aproveitando recursos modernos de computação paralela sem comprometer a precisão. A investigação inicial explora algoritmos de ponta, como Parallel Push-Relabel e Parallel Karger, que operam sob condições específicas de hardware e software. Os resultados apoiam o desenvolvimento do Algoritmo de Cortes de Grafos Paralelos Dinâmicos (DPGCA), além de identificar limitações como o uso ineficiente de memória, baixa escalabilidade energética e distribuição inadequada de recursos nas implementações paralelas atuais.por
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
dc.description.sponsorshipId88887.885209/2023-00
dc.identifier.citationJOSHAN, Mohammad Sadegh. Improved parallel algorithm for finding minimum cuts in stochastic flow networks. 2025. Dissertação (Mestrado em Ciência da Computação) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2025. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/22521.
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/20.500.14289/22521
dc.language.isoeng
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlos
dc.publisher.addressCampus São Carlos
dc.publisher.initialsUFSCar
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Ciência da Computação - PPGCC
dc.relation.urihttps://ieeexplore.ieee.org/document/10930375
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilen
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
dc.subjectAlgoritmos paralelos
dc.subjectParallel algorithmseng
dc.subjectCorte mínimo
dc.subjectMinimum cuteng
dc.subjectRedes de fluxo estocástico
dc.subjectStochastic flow networkseng
dc.subjectConfiabilidade de redes
dc.subjectNetwork reliabilityeng
dc.subjectParticionamento de grafos
dc.subjectGraph partitioningeng
dc.subjectOtimização de fluxo
dc.subjectFlow optimizationeng
dc.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO::SISTEMAS DE COMPUTACAO
dc.titleImproved parallel algorithm for finding minimum cuts in stochastic flow networkseng
dc.title.alternativeAlgoritmo paralelo aprimorado para encontrar cortes mínimos em redes de fluxo estocásticopor
dc.typeDissertação

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