Recently, machine learning (ML) has become a popular approach to support self-adaptation. ML has been used to deal with several problems in self-adaptation, such as maintaining an up-to-date runtime model under uncertainty and scalable decision-making. Yet, exploiting ML comes with inherent challenges. In this paper, we focus on a particularly important challenge for learning-based self-adaptive systems: drift in adaptation spaces. With adaptation space we refer to the set of adaptation options a self-adaptive system can select from at a given time to adapt based on the estimated quality properties of the adaptation options. Drift of adaptation spaces originates from uncertainties, affecting the quality properties of the adaptation options. Such drift may imply that eventually no adaptation option can satisfy the initial set of the adaptation goals, deteriorating the quality of the system, or adaptation options may emerge that allow enhancing the adaptation goals. In ML, such shift corresponds to novel class appearance, a type of concept drift in target data that common ML techniques have problems dealing with. To tackle this problem, we present a novel approach to self-adaptation that enhances learning-based self-adaptive systems with a lifelong ML layer. We refer to this approach as lifelong self-adaptation. The lifelong ML layer tracks the system and its environment, associates this knowledge with the current tasks, identifies new tasks based on differences, and updates the learning models of the self-adaptive system accordingly. A human stakeholder may be involved to support the learning process and adjust the learning and goal models. We present a reusable architecture for lifelong self-adaptation and apply it to the case of drift of adaptation spaces that affects the decision-making in self-adaptation. We validate the approach for a series of scenarios using the DeltaIoT exemplar.


翻译:最近,机器学习(ML)已成为一种支持自我适应的流行方法。 ML已被用于处理自我适应方面的一些问题,如在不确定性和可伸缩的决策中保持最新的运行时间模型。然而,利用ML带来固有的挑战。在本文件中,我们侧重于基于学习的自适应系统面临的一个特别重要的挑战:漂浮在适应空间中。随着适应空间,我们提到一套适应选择方案。一个自适应系统可以在某个特定时间根据适应选项的估计质量特性进行适应。适应空间的开发源于不确定性,影响适应选项的质量特性。这种变化可能意味着,最终没有任何适应选择方案能够满足适应目标的初始数据集,系统质量下降,或可能出现能够提高适应目标的适应选项。在适应空间中,这种转变与新颖的阶级外观相对应,一种通用的ML技术在目标数据中存在问题。为了解决这个问题,我们提出了一种全新的自我适应方法,我们提出了一种自适应方法,从不确定性中应用了适应模型,影响了适应选项的质量特性特性。这种自我适应过程将学习的自我适应过程转变为学习的系统,这种以层次为基础的学习过程,我们用基于学习的自我学习的自我学习的自我学习的系统,可以确定基于层次的自我学习的自我学习过程。

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