Computing systems form the backbone of many aspects of our life, hence they are becoming as vital as water, electricity, and road infrastructures for our society. Yet, engineering long running computing systems that achieve their goals in ever-changing environments pose significant challenges. Currently, we can build computing systems that adjust or learn over time to match changes that were anticipated. However, dealing with unanticipated changes, such as anomalies, novelties, new goals or constraints, requires system evolution, which remains in essence a human-driven activity. Given the growing complexity of computing systems and the vast amount of highly complex data to process, this approach will eventually become unmanageable. To break through the status quo, we put forward a new paradigm for the design and operation of computing systems that we coin "lifelong computing." The paradigm starts from computing-learning systems that integrate computing/service modules and learning modules. Computing warehouses offer such computing elements together with data sheets and usage guides. When detecting anomalies, novelties, new goals or constraints, a lifelong computing system activates an evolutionary self-learning engine that runs online experiments to determine how the computing-learning system needs to evolve to deal with the changes, thereby changing its architecture and integrating new computing elements from computing warehouses as needed. Depending on the domain at hand, some activities of lifelong computing systems can be supported by humans. We motivate the need for lifelong computing with a future fish farming scenario, outline a blueprint architecture for lifelong computing systems, and highlight key research challenges to realise the vision of lifelong computing.


翻译:电子计算系统构成了我们生活许多方面的支柱,因此它们正在变得与水、电和道路基础设施一样至关重要。然而,在不断变化的环境中实现自身目标的长期运行计算机系统在不断变化的环境中工程化,这带来了巨大的挑战。目前,我们可以建设长期调整或学习的计算机系统,以适应预期的变化。然而,处理诸如异常、新颖、新目标或制约因素等意外变化,需要系统演进,这在本质上仍然是一个由人类驱动的活动。鉴于计算机系统日益复杂,而且大量数据要处理,这一方法最终将变得无法管理。为了打破现状,我们为计算机系统的设计和运作提出了新的模式,以“终身计算”为目的。我们的模式是从计算/服务模块和学习模块的计算机学习系统开始的。计算机仓库提供这类计算机元素,同时提供数据表和使用指南。当发现异常、新颖、新目标或制约因素时,终身计算系统将启动一个不断演变的自学引擎,进行在线实验,以确定计算机学习系统需要如何适应变革,以应对某些变化,从而改变其“终身计算”计算”的系统的设计和操作模式,从而改变其“终身工程结构,从而将新的系统从计算机化为需要。

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