Nov, 2023

利用 FPGA 技术增强生物医学计算

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TL;DR本研究详细探讨了使用卷积神经网络（CNN）、循环神经网络（RNN）、长短期记忆网络（LSTM）和深度置信网络（DBN）通过可编程门阵列（FPGA）改进对心电图（ECG）信号的分析的复杂神经网络框架，使用 MIT-BIH 心律失常数据库作为模型训练和评估的基础，并加入高斯噪声来提高算法的鲁棒性。研究中我们采用多层结构进行特定处理和分类功能的设计，使用了 EarlyStopping 回调和 Dropout 层等策略来防止过拟合现象。此外，还详细介绍了为 PYNQ Z1 平台创建定制化的张量计算单元（TCU）加速器的过程。该研究提供了一个系统的方法论，涵盖了在 Docker 中配置 Tensil 工具链、选择架构、PS-PL 配置以及模型的编译和部署。通过评估延迟和吞吐量等性能指标，展示了 FPGA 在先进的生物医学计算中的效果。最终，本研究成果在各个领域优化 FPGA 上的神经网络操作提供了全面的指南。
发现论文，激发创造
  • 利用 FPGA 能力加速生物医学计算

    本研究基于多种高级神经网络结构，包括卷积神经网络、循环神经网络、LSTM 和深度置信网络，利用可编程门阵列（FPGA）进行 ECG 信号分析，探索开发基于 PYNQ Z1 板的自定义张量计算单元（TCU）加速器，为各种应用程序优化神经网络性能提供指导。

    Jul, 2023

  • 深度网络加速器在医疗和生物医学应用中的硬件实现

    本文介绍了各种技术如何被用于发展高效的深度学习加速器以解决医疗保健中的医学诊断、模式识别和信号处理等问题，同时探讨脉冲神经形态处理器如何拓展更多医学信号。最终，该文为读者提供了关于医疗保健和生物医学领域中不同加速器和神经形态处理器的优缺点、挑战和机遇的分析。

    Jul, 2020

  • 咖啡因 FPGA：用于卷积神经网络的 FPGA 框架

    本文介绍了一种修改版 CNN 框架 Caffe，该框架支持 FPGA 实现，并使用 Xilinx SDAccel 环境实现了基于 FPGA 的 Winograd 卷积引擎，能够与其他运行在主机处理器上的层一起运行几个流行的 CNN 模型，取得了 50 GFLOPS 的成果。

    Sep, 2016

  • 优化特征提取的高级神经网络架构用于增强多导联心电图心律失常检测

    本研究提出一种创新的方法，利用深度学习技术，特别是卷积神经网络（CNN），来解决心律失常分类的复杂性。通过利用多导联心电图（ECG）数据，我们的 CNN 模型在识别左束支传导阻滞（LBBB）、右束支传导阻滞（RBBB）、房性早搏（APC）、室性早搏（PVC）和正常心跳五种不同类型的心脏跳动方面展现出有希望的结果。我们的方法有望提高心血管心律失常的诊断准确性，为临床决策提供更精确的解决方案，从而改善患者的治疗结果。

    Apr, 2024

  • 基于增强卷积神经网络的物联网心电图信号有效分类

    本文提出了一种基于物联网技术的新型心电监测方法，使用基于 DSR 和 REL 的路由系统，并测试了基于 ANN、SVM 和 CNN 的 ECG 信号分类方法。Deep-ECG 将采用深度 CNN 来提取重要特征，并使用简单且快速的距离函数进行分类，从而高效识别心脏问题。研究结果表明，所提出的策略在分类准确性方面优于其他方法。

    Feb, 2022

  • 实现边缘智能动态卷积神经网络推理的探索

    本研究提出了动态流式传输模型参数和基于库的方法来实现传统 CNN 架构的可扩展和动态分布式 CNN 推断，利用部分重构技术提高了资源受限的边缘设备的性能，并在 Xilinx PYNQ-Z2 板上实现了 LeNet-5 CNN 模型，具有 92％，86％和 94％的分类准确率。

    Feb, 2022

  • 自动流程实现压缩卷积神经网络，以实现 FPGA 上的高效边缘计算

    本文研究了一种从训练好的 TensorFlow 模型到基于 FPGA 的二值化卷积神经网络系统的自动流程，并在 Cyclone-V FPGA 设备上实现了二值化的 YOLOV2，通过在目标检测上的实验，证明了与 CPU 和移动 CPU 平台相比，在 FPGA 上进行二值化幻化的模型大小和推理速度都有显著的性能提升。

    Dec, 2017

  • 基于 FPGA 的混合高效卷积算法的人脸识别

    本研究通过探索多种快速卷积算法，包括 Winograd 和 FFT，并发现了一种将它们应用于不同类型卷积的最佳策略；实现在基于高级综合的可配置 IP 人脸识别加速系统中使用 FaceNet，并利用并行化的优化方案在新型 CNN 体系结构上，实现比高端 NVIDIA GPU 快 3.75 倍的延迟加速，并显著超过先前的 FPGA 结果。

    Mar, 2018

  • 使用 FPGA 进行高性能计算的设计优化

    本研究旨在探索 FPGA 在高性能计算中的应用价值，通过对 Tensil AI 开源推理加速器进行硬件设计和编译优化，成功提升了推理性能，进一步证明了 FPGA 在计算加速中的优越性，通过实验数据证明所提出的加速器在单位能耗下的操作强度可达 21.12 GOP/s，相比市面上其他设备，具有更高的能源效率。

    Apr, 2023

  • fpgaHART: 一种用于将 3D CNNs 加速到 FPGA 上的吞吐量导向的 HAR 工具流

    研究提出一种工具流程，将 3D CNN 模型优化到 FPGA 设备上，采用同步数据流图来模拟设计并引入转换来拓展和探索设计空间，以实现高吞吐量设计。在多个 FPGA 设备上评估了各种 3D CNN 模型，证明了与早期手动调整和特定模型的设计相比，该工具流程具有竞争性的性能。

    May, 2023