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Título: MASSIVELY PARALLEL GENETIC PROGRAMMING ON GPUS
Instituição: PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO DE JANEIRO - PUC-RIO
Autor(es): CLEOMAR PEREIRA DA SILVA

Colaborador(es):  MARCO AURELIO CAVALCANTI PACHECO - Orientador
DOUGLAS MOTA DIAS - Coorientador
CRISTIANA BENTES - Coorientador
Número do Conteúdo: 24129
Catalogação:  25/02/2015 Idioma(s):  PORTUGUESE - BRAZIL

Tipo:  TEXT Subtipo:  THESIS
Natureza:  SCHOLARLY PUBLICATION
Nota:  Todos os dados constantes dos documentos são de inteira responsabilidade de seus autores. Os dados utilizados nas descrições dos documentos estão em conformidade com os sistemas da administração da PUC-Rio.
Referência [pt]:  https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=24129@1
Referência [en]:  https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=24129@2
Referência DOI:  https://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.24129

Resumo:
Genetic Programming enables computers to solve problems automatically, without being programmed to it. Using the inspiration in the Darwin s Principle of natural selection, a population of programs or individuals is maintained, modified based on genetic variation, and evaluated according to a fitness function. Genetic programming has been successfully applied to many different applications such as automatic design, pattern recognition, robotic control, data mining and image analysis. However, the evaluation of the huge amount of individuals requires excessive computational demands, leading to extremely long computational times for large size problems. This work exploits the high computational power of graphics processing units, or GPUs, to accelerate genetic programming and to enable the automatic generation of programs for large problems. We propose two new methodologies to exploit the power of the GPU in genetic programming: intermediate language compilation and individuals creation in machine language. These methodologies have advantages over traditional methods used in the literature. The use of an intermediate language reduces the compilation steps, and works with instructions that are well-documented. The individuals creation in machine language has no compilation step, but requires reverse engineering of the instructions that are not documented at this level. Our methodologies are based on linear genetic programming and are inspired by quantum computing. The use of quantum computing allows rapid convergence, global search capability and inclusion of individuals past history. The proposed methodologies were compared against existing methodologies and they showed considerable performance gains. It was observed a maximum performance of 2,74 trillion GPops (genetic programming operations per second) for the 20-bit Multiplexer benchmark, and it was possible to extend genetic programming for problems that have databases with up to 7 million samples.

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