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Performance and energy efficiency analysis of machine learning algorithms towards green al: a case study of decision tree algorithms

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2021
Autor(a) principal: Silva, Gabrieli Dutra
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: eng
Instituição de defesa: Laboratório Nacional de Computação Científica
Coordenação de Pós-Graduação e Aperfeiçoamento (COPGA)
Brasil
LNCC
Programa de Pós-Graduação em Modelagem Computacional
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Link de acesso: https://tede.lncc.br/handle/tede/337
Resumo: Artificial Intelligence (AI) is one of the most transformative forces today, achieving surprising results for solving problems in several application domains. These results are largely due to the use of the high computational capacity offered by HPC environments, which at the same time require a lot of energy for their functioning. Besides, energy consumption is responsible for greenhouse gas emissions, of which CO2 is the most significant. Machine Learning (ML) algorithms are generally evaluated and developed in terms of predictive performance. Little is known about its computational requirements and energy consumption, which has become an important task in achieving greener computing. The objective of this work is to evaluate the computational performance and energy efficiency of ML algorithms, specifically Decision Tree algorithms, to find solutions that can contribute to a GreenAI. Is evaluated the relations between: i) computational performance and energy efficiency when the algorithms are executed with different datasets, to analyze the influence of the number of examples and attributes on the performance and energy consumption; ii) energy efficiency and predictive performance, to assess the impact of the different parameter settings of the algorithms on energy consumption and, consequently, on the CO2 equivalent emission linked to their execution. Also, the parts of the code that consume the most energy are evaluated, what we call energy hotspots in this work.
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spelling Performance and energy efficiency analysis of machine learning algorithms towards green al: a case study of decision tree algorithmsComputação de alto desempenhoEficiência energéticaAlgoritmos (Computação)Aprendizado por computadorCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO::TEORIA DA COMPUTACAOArtificial Intelligence (AI) is one of the most transformative forces today, achieving surprising results for solving problems in several application domains. These results are largely due to the use of the high computational capacity offered by HPC environments, which at the same time require a lot of energy for their functioning. Besides, energy consumption is responsible for greenhouse gas emissions, of which CO2 is the most significant. Machine Learning (ML) algorithms are generally evaluated and developed in terms of predictive performance. Little is known about its computational requirements and energy consumption, which has become an important task in achieving greener computing. The objective of this work is to evaluate the computational performance and energy efficiency of ML algorithms, specifically Decision Tree algorithms, to find solutions that can contribute to a GreenAI. Is evaluated the relations between: i) computational performance and energy efficiency when the algorithms are executed with different datasets, to analyze the influence of the number of examples and attributes on the performance and energy consumption; ii) energy efficiency and predictive performance, to assess the impact of the different parameter settings of the algorithms on energy consumption and, consequently, on the CO2 equivalent emission linked to their execution. Also, the parts of the code that consume the most energy are evaluated, what we call energy hotspots in this work.A Inteligência Artificial (IA) é uma das forças mais transformadoras da atualidade, alcançando resultados surpreendentes para a resolução de problemas em diversos domínios de aplicação. Esses resultados são em grande parte devido ao uso da alta capacidade computacional oferecida pelos ambientes HPC, que ao mesmo tempo demandam muita energia para seu funcionamento. Além disso, energia consumo é responsável pelas emissões de gases de efeito estufa, dos quais o CO2 é o mais significativo. Algoritmos de Machine Learning (ML) são geralmente avaliados e desenvolvidos em termos de desempenho preditivo. Pouco se sabe sobre seus requisitos computacionais e consumo de energia, que se tornou uma tarefa importante para alcançar Informática. O objetivo deste trabalho é avaliar o desempenho computacional e eficiência energética de algoritmos de ML, especificamente algoritmos de Árvore de Decisão, para encontrar soluções que podem contribuir para uma GreenAI. É avaliada a relação entre: i) computação desempenho e eficiência energética quando os algoritmos são executados com diferentes conjuntos de dados, analisar a influência do número de exemplos e atributos no desempenho e consumo de energia; ii) eficiência energética e desempenho preditivo, para avaliar a impacto das diferentes configurações de parâmetros dos algoritmos no consumo de energia e, conseqüentemente, na emissão equivalente de CO2 vinculada à sua execução. Também as partes de são avaliados os códigos que mais consomem energia, o que chamamos de hotspots de energia em Este trabalho.Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e TecnológicoFundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de JaneiroLaboratório Nacional de Computação CientíficaCoordenação de Pós-Graduação e Aperfeiçoamento (COPGA)BrasilLNCCPrograma de Pós-Graduação em Modelagem ComputacionalSchulze, Bruno RichardFerro, MarizaSchulze, Bruno RichardPorto, Fábio André MachadoDantas , Mario Antonio RibeiroSilva, Gabrieli Dutra2023-03-28T17:35:26Z2021-06-08info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfSilva, G. D. Performance and energy efficiency analysis of machine learning algorithms towards green al: a case study of decision tree algorithms. 2021. 96 f. Dissertação (Programa de Pós-Graduação em Modelagem Computacional) - Laboratório Nacional de Computação Científica, Petrópolis, 2021.https://tede.lncc.br/handle/tede/337enghttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do LNCCinstname:Laboratório Nacional de Computação Científica (LNCC)instacron:LNCC2023-03-29T06:28:14Zoai:tede-server.lncc.br:tede/337Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://tede.lncc.br/PUBhttps://tede.lncc.br/oai/requestlibrary@lncc.br||library@lncc.bropendoar:2023-03-29T06:28:14Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do LNCC - Laboratório Nacional de Computação Científica (LNCC)false
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