Supervised Learning with Graph Structured Data for Transprecision Computing

Nell'era dell'Internet of things, dei Big Data e dell'industria 4.0, la crescente richiesta di risorse e strumenti atti ad elaborare la grande quantità di dati e di informazioni disponibili in ogni momento, ha posto l'attenzione su problemi oramai non più trascurabili inerenti al consumo di energia e ai costi che ne derivano. Si tratta del cosiddetto powerwall, ovvero della difficoltà fisica dei macchinari di sostenere il consumo di potenza necessario per il processamento di moli di dati sempre più grandi e per l'esecuzione di task sempre più sofisticati. Tra le nuove tecniche che si sono affermate negli ultimi anni per tentare di arginare questo problema è importante citare la cosiddetta Transprecision Computing, approccio che si impegna a migliorare il consumo dell'energia a discapito della precisione. Infatti, tramite la riduzione di bit di precisione nelle operazioni di floating point, è possibile ottenere una maggiore efficienza energetica ma anche una decrescita non lineare della precisione di computazione. A seconda del dominio di applicazione, questo tradeoff può portare effettivamente ad importanti miglioramenti, ma purtroppo risulta ancora complesso trovare la precisione ottimale per tutte le variabili rispettando nel mentre un limite superiore relativo all'errore. In letteratura, questo problema è perciò affrontato utilizzando euristiche e metodologie che coinvolgono direttamente modelli di ottimizzazione e di machine learning. Nel presente elaborato, si cerca di migliorare ulteriormente questi approcci, introducendo nuovi modelli di machine learning basati anche sull'analisi di relazioni complesse tra le variabili. In questo senso, si arriva anche ad esaminare tecniche che lavorano direttamente su dati strutturati a grafo, tramite lo studio di reti neurali più complesse, le cosiddette graph convolutional networks.