大數(shù)據(jù)環(huán)境下醫(yī)療資源調(diào)度算法研究

◆尚志會 李洪進 謝小芳 董 利

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大數(shù)據(jù)環(huán)境下醫(yī)療資源調(diào)度算法研究

◆尚志會 李洪進 謝小芳 董 利

(遵義醫(yī)學(xué)院醫(yī)學(xué)信息工程學(xué)院 貴州 563006)

大數(shù)據(jù)環(huán)境下資源調(diào)度問題是當前研究的重點，所以通過蟻群算法提高醫(yī)療數(shù)據(jù)資源利用效率至關(guān)重要。本文通過對蟻群算法在醫(yī)療數(shù)據(jù)資源調(diào)度上的研究，對蟻群算法進行了改進，主要通過算法縮短資源調(diào)度尋址路徑。試驗結(jié)果表明，改進的算法提高了醫(yī)療資源數(shù)據(jù)資源被調(diào)度的效率。

大數(shù)據(jù)；蟻群算法；醫(yī)療數(shù)據(jù)資源

0 引言

隨著移動互聯(lián)網(wǎng)的普及，越來越多的人使用虛擬云終端獲取需求信息，從而走向大數(shù)據(jù)時代[1]。大數(shù)據(jù)資源共享雖然為人們提供方便，但也帶來查找內(nèi)容信息的不便，如果數(shù)據(jù)資源需求量龐大，然而最后為了調(diào)度數(shù)據(jù)資源，怎么樣才能更快、更方便調(diào)度資源是當前需要解決的問題。

大數(shù)據(jù)環(huán)境下，數(shù)據(jù)信息資源海量，信息資源眾多，所以大數(shù)據(jù)中包含了重要的信息價值，因此大數(shù)據(jù)的挖掘與信息資源調(diào)度研究是當今學(xué)術(shù)界研究的主要問題，只有獲取信息資源，才能提升資源服務(wù)質(zhì)量。該文章主要借助大數(shù)據(jù)平臺下對蟻群算法調(diào)度上的分析研究[2-3]。

1 蟻群算法

蟻群算法是一種用來尋找優(yōu)化路徑的概率型算法，主要借助模擬螞蟻通過信息素尋找食物為研究對象，提出的一種算法。該算法具有分布計算、信息正反饋和啟發(fā)式搜索的特征，本質(zhì)上是進化算法中的一種啟發(fā)式全局優(yōu)化算法。在數(shù)據(jù)資源調(diào)度方面具有明顯的收斂效果。

與其他優(yōu)化算法相比，蟻群算法具有以下幾個特點：

（1）采用正反饋機制，使得搜索過程不斷收斂，最終逼近最優(yōu)解。

（2）每個個體可以通過釋放信息素來改變周圍的環(huán)境，且每個個體能夠感知周圍環(huán)境的實時變化，個體間通過環(huán)境進行間接的通訊。

（3）搜索過程采用分布式計算方式，多個個體同時進行并行計算，大大提高了算法的計算能力和運行效率。

（4）啟發(fā)式的概率搜索方式不容易陷入局部最優(yōu)，易于尋找到全局最優(yōu)解。

如下圖1所示的蟻群算法流程圖。

圖1 蟻群算法流程

2 蟻群算法在資源調(diào)度問題上的描述

遵義醫(yī)學(xué)院醫(yī)學(xué)信息工程學(xué)院以醫(yī)學(xué)信息資源為例，假如研究內(nèi)容為醫(yī)療數(shù)據(jù)，如下：

若系統(tǒng)開發(fā)完成后將授權(quán)支持醫(yī)院、政府部門或個人在云端查詢醫(yī)療數(shù)據(jù)并對病人進行云端服務(wù)，根據(jù)公安機關(guān)、檢察機關(guān)、醫(yī)院等政府部門對醫(yī)療數(shù)據(jù)信息之間的需求了解情況，將正開發(fā)的系統(tǒng)分為5部分，如圖2所示。

圖2 政務(wù)數(shù)據(jù)開放共享平臺中云環(huán)境規(guī)劃方案

數(shù)據(jù)資源主要通過數(shù)據(jù)共享與傳輸，構(gòu)建數(shù)據(jù)中心的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲網(wǎng)絡(luò)和中心骨干網(wǎng)絡(luò)，醫(yī)院管理所有數(shù)據(jù)（包括個人病歷文件、醫(yī)療文件數(shù)據(jù)和服務(wù)分享開放數(shù)據(jù)等）均存儲在內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲網(wǎng)絡(luò)上，底層方面，使用特定技術(shù)保證整個數(shù)據(jù)存儲網(wǎng)絡(luò)的高速性和高可用性；上層方面，在醫(yī)院內(nèi)部，數(shù)據(jù)可以高效存取、共享、編輯且硬盤動態(tài)拓展，在醫(yī)院外部，授權(quán)單位或個人可通過Internet實現(xiàn)隨時隨地對醫(yī)院可允許方位的數(shù)據(jù)進行查詢。云環(huán)境意味著所有對醫(yī)療數(shù)據(jù)的操作和對數(shù)據(jù)的訪問均在網(wǎng)上，局域網(wǎng)內(nèi)部數(shù)據(jù)流量大大增加，因此醫(yī)院內(nèi)部中心骨干網(wǎng)絡(luò)為適應(yīng)這種變化需要重新規(guī)劃，以消除網(wǎng)絡(luò)瓶頸，使整體網(wǎng)絡(luò)環(huán)境能夠負載均衡，不出現(xiàn)單節(jié)點承壓過重現(xiàn)象。

3 蟻群算法改進后實現(xiàn)步驟

首先，為了優(yōu)化調(diào)度任務(wù)尋址路徑問題，該算法應(yīng)用于其他組合優(yōu)化問題，如旅行商問題。從而轉(zhuǎn)化為任務(wù)調(diào)度路徑最優(yōu)化選取問題。通過對a、b、r的選取，若對信息素C和Q初始值不考慮，主要預(yù)防局部收斂問題[4-5]。

4 實驗總結(jié)

實驗結(jié)果表明，該文提出的蟻群算法與原來算法作比較，發(fā)現(xiàn)醫(yī)療數(shù)據(jù)被調(diào)度的時間有縮短，提升了調(diào)度效率。進一步證明了大數(shù)據(jù)資源環(huán)境下醫(yī)療數(shù)據(jù)資源調(diào)度問題得到優(yōu)化，通過改進后的蟻群算法能夠有效解決云計算下的調(diào)度問題。

5 結(jié)論

本文提出的一種資源調(diào)度算法研究，對醫(yī)療數(shù)據(jù)資源的調(diào)度在路徑尋址上有一定的優(yōu)化效果，能夠提升在大數(shù)據(jù)環(huán)境下資源調(diào)度效率，從而對后期大數(shù)據(jù)資源調(diào)度有一定的借鑒意義。但隨著海量數(shù)據(jù)資源的出現(xiàn)，該算法在資源調(diào)度上還需要進一步優(yōu)化。所以該算法研究還處于初級階段，還需要對更多問題進一步研究。

[1]孫發(fā)友.大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用分析[J].網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)與應(yīng)用，2017.

[2]張建偉，尚志會，袁臣.淺談網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)[J].網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)與應(yīng)用，2015.

[3]鄧曉東，何慶，許敬偉等.大數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢感知中數(shù)據(jù)融合技術(shù)研究[J].網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)與應(yīng)用，2017.

[4]尚志會，張建偉，蔡增玉等.云桌面環(huán)境下基于蟻群算法的作業(yè)調(diào)度方法[J].計算機工程與設(shè)計，2017.

[5]孫懷英，虞慧群，范貴生等.大數(shù)據(jù)流計算環(huán)境下的低延時高可靠性的資源調(diào)度方法[J].華東理工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2017.

2017年遵義醫(yī)學(xué)院自然科學(xué)類碩士科研啟動資金項目: 虛擬云平臺下云實驗室作業(yè)調(diào)度關(guān)鍵技術(shù)研究(No.F-897)；國家自然科學(xué)基金面上項目（No.61672471）；遵市科合社字(2018)15號：大數(shù)據(jù)環(huán)境下醫(yī)療數(shù)據(jù)共享與開放平臺中的若干問題研究。