Online Multi-Task Offloading for Semantic-Aware Edge Computing Systems

计算机科学 任务(项目管理) GSM演进的增强数据速率 人机交互 边缘计算 语义计算 万维网 人工智能 语义网 系统工程 工程类
作者
Xuyang Chen,Qu Luo,Gaojie Chen,Daquan Feng,Yao Sun
出处
期刊:Cornell University - arXiv
标识
DOI:10.48550/arxiv.2407.11018
摘要

Mobile edge computing (MEC) provides low-latency offloading solutions for computationally intensive tasks, effectively improving the computing efficiency and battery life of mobile devices. However, for data-intensive tasks or scenarios with limited uplink bandwidth, network congestion might occur due to massive simultaneous offloading nodes, increasing transmission latency and affecting task performance. In this paper, we propose a semantic-aware multi-modal task offloading framework to address the challenges posed by limited uplink bandwidth. By introducing a semantic extraction factor, we balance the relationship among transmission latency, computation energy consumption, and task performance. To measure the offloading performance of multi-modal tasks, we design a unified and fair quality of experience (QoE) metric that includes execution latency, energy consumption, and task performance. Lastly, we formulate the optimization problem as a Markov decision process (MDP) and exploit the multi-agent proximal policy optimization (MAPPO) reinforcement learning algorithm to jointly optimize the semantic extraction factor, communication resources, and computing resources to maximize overall QoE. Experimental results show that the proposed method achieves a reduction in execution latency and energy consumption of 18.1% and 12.9%, respectively compared with the semantic-unaware approach. Moreover, the proposed approach can be easily extended to models with different user preferences.

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