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A Distributed Path-Finding Algorithm for Distributed Metabolic Pathways

분산된 대사경로네트워크에 대한 경로검색을 위한 분산알고리즘

  • Lee, Sun-A (School of Electrical and Computer Engineering, Chungbuk National University) ;
  • Lee, Keon-Myung (School of Electrical and Computer Engineering, Chungbuk National University) ;
  • Lee, Seung-Joo (Department of Statistics, Cheongju University)
  • 이선아 (충북대학교 전기전자컴퓨터공학부) ;
  • 이건명 (충북대학교 전기전자컴퓨터공학부) ;
  • 이승주 (청주대학교 생명유전통계학과 통계학전공)
  • Published : 2005.08.01

Abstract

Many problems can be formulated in terms nf graphs and thus solved by graph-theoretic algorithms. This paper is concerned with finding paths between nodes over the distributed and overlapped graphs. The proposed method allows multiple agents to cooperate to find paths without merging the distributed graphs. For each graph there is a designated agent which is charged of providing path-finding service for hot graph and initiating the path-finding tasks of which path starts from the graph. The proposed method earlier on constructs an abstract graph so-called viewgraph for the distributed overlapped graphs and thus enables to extract the information about how to guide the path finding over the graphs. The viewgraph is shared by all agents which determine how to coordinate other agents for the purpose of finding paths. Each agent maintains the shortest path information among the nodes which are placed in different overlapped subgraphs of her graph. Once an agent is asked to get a path from a node on her graph to another node on another's graph, she directs other agents to provide the necessary information for finding paths.

많은 문제가 그래프로 모델링될 수 있고, 그래프 이론에 기반한 방법에 의해서 해결될 수 있다. 이 논문에서는 분산되고 중첩된 대사경로 네트워크들에 대해서 경로를 찾는 방법에 대해서 다룬다. 제안한 방법은 분산된 그래프를 통합하지 않은 채, 다중 에이전트의 협동작업을 통해서 경로를 찾는 방법이다. 각 그래프에는 해당 그래프를 책임지고 있는 에이전트가 하나씩 있어서, 해당 그래프에서 시작되는 경로검색을 주도하고, 다른 에이전트로부터 경로에 대한 정보 요청에 응답하도록 한다. 제안한 방법에서는 우선 전체 분산된 그래프에 대해서 뷰그래프라고 하는 추상화된 그래프를 형성하고, 이를 이용하여 경로를 찾기 위해 에이전트간에 어떤 방법으로 협력을 할지 알 수 있게 한다. 각 에이전트는 해당 그래프에 대한 최단경로 정보를 관리하고 있다. 어떤 에이전트가 해당 그래프의 어떤 노드에서 시작하는 경로를 찾으라는 요구를 받게 되면, 다른 에이전트로부터 정보를 받아서 목적지까지는 가는 경로를 찾게 된다.

Keywords

References

  1. O. Hiroyuki Ogata, G. Susumu, S. Kazushige, F. Wataru, B. Hidemasa, 'KEGG: Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes', Nucleic Acids Research, Vol.27, No.1, 1999 https://doi.org/10.1093/nar/27.9.1999
  2. S. Goto, H. Bono, H. Ogata, W. Fujibuchi, K. Sato, M. Kanehisa, 'Organizing and computing metabolic pathway data in terms of binary relations', Pacific Symp. Biocomput., 175-186, 1997
  3. X. Yan, J. Han, 'gSpan: Graph-based substructure pattern mining', IEEE International Conference on Data Mining(ICDM'02), Maebashi City, Japan, December, pp.721-724, 2002
  4. M. Koyutürk, A. Grama, W. Szpankowski, 'An effieient algorithm for detecting frequent subgraphs in biological networks', Bioinformatics, Vol.20, Suppl. 1, pp.i200-i207, 2004 https://doi.org/10.1093/bioinformatics/bth919
  5. A.Inokuchi, T.Washio, H.Motoda, 'An apriori-based algorithm for mining frequent substructures from graph data', PKDD'00, pp.13-23, 2000
  6. M.Sirava, T.Schafer, M.Eiglsperger, M.Kaufmann, O.Kohlbacher, E.Bornberg-Bauer and H.P.Lenhof, 'BioMiner-modeling, analyzing, and visualizing biochemical pathways and networks', Bioinformatics, Vol.18, Suppl.2, pp.S219-S230, 2002 https://doi.org/10.1093/bioinformatics/18.suppl_2.S219
  7. Kuffner, R. et al., 'Pathway analysis in metabolic databases via differential metabolic display(DMD)', Bioinformatics, Vol.16, pp.825-836, 2000 https://doi.org/10.1093/bioinformatics/16.9.825
  8. T. H. Cormen, C. E. Leiserson, R. L. Rivest, C. Stein, Introduction to Algorithms, McGraw-Hill, 2001
  9. J. A. Azevedo, M.E.O. Santos Cost, J. J. E. R. Silvestre Madeira, E. Q. V. Martins. 'An Algorithm for the ranking of shortest paths', European J. Operational Research, Vol.69, pp.97-106, 1993 https://doi.org/10.1016/0377-2217(93)90095-5
  10. D. Eppstein. Finding the k shortest paths.SIAM J. Computing, Vol.28, No.2, pp.652-673, 1988
  11. V. Jimenez, 'A. Marzal. Computing the k Shortest Paths: a New Algorithm and an Experimental Comparison', Lecture Notes in Computer Science series. Springer-Verlag, Vol.1668. pp.15-29, 1999
  12. S. Kanchi, D. Vineyard. 'An optimal distributed algorithm for all-pairs shortest-paths', Proc. ICT&P 2004(Bulgaria), 2004