Shortest path queries over graphs are usually considered as isolated tasks, where the goal is to return the shortest path for each individual query. In practice, however, such queries are typically part of a system (e.g., a road network) and their execution dynamically affects other queries and network parameters, such as the loads on edges, which in turn affects the shortest paths. We study the problem of collectively processing shortest path queries, where the objective is to optimize a collective objective, such as minimizing the overall cost. We define a temporal load-aware network that dynamically tracks expected loads while satisfying the desirable `first in, first out' property. We develop temporal load-aware extensions of widely used shortest path algorithms, and a scalable collective routing solution that seeks to reduce system-wide congestion through dynamic path reassignment. Experiments illustrate that our collective approach to this NP-hard problem achieves improvements in a variety of performance measures, such as, i) reducing average travel times by up to 63%, ii) producing fairer suggestions across queries, and iii) distributing load across up to 97% of a city's road network capacity. The proposed approach is generalizable, which allows it to be adapted for other concurrent query processing tasks over networks.


翻译:图表上最短的路径查询通常被视为孤立的任务,目的是返回每个查询的最短路径,但在实践中,这类查询通常是系统的一部分(例如公路网),其执行动态影响其他查询和网络参数,例如边缘负荷,从而影响最短路径。我们研究集体处理最短路径查询的问题,其目标是优化集体目标,例如最大限度地降低总成本。我们定义了一个时间式负载觉网络,在满足理想的“第一个、第一个”属性的同时动态地跟踪预期负荷,同时满足理想的“第一个、第一个出”属性。我们开发了广泛使用的最短路径算法的时负载觉扩展,以及一个旨在通过动态路径重置减少全系统拥堵塞的可缩缩缩集体路线划分解决方案。实验表明,我们集体处理这一NP-难题的办法在各种业绩计量方面取得了改进,例如,一)将平均旅行时间缩短到63%,二)在查询中提出更公平的建议,三)在城市之间分配最多达97%的负载量,以调整其他道路网络处理能力。提议的方法是通用的。

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