Feb, 2024

仅需集合：基于 FPGA 的超快速喷注分类方法在 HL-LHC 中的应用

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TL;DR通过对基于机器学习的算法在可编程门阵列上进行准确的喷注风味分类的研究，展示了在输入规模和算法选择方面的延迟和资源消耗如何扩展，并提供了一种用于在 CERN LHC 的高亮度阶段进行标记的模型的初始设计。通过量化感知训练和高效硬件实现，我们展示了可以以较低的计算资源成本实现复杂架构（例如深度集合和交互网络）的 O（100）纳秒推理。
machine learningjet flavor classificationfield-programmable gate arrayslatencyresource consumption
发现论文，激发创造
  • 基于 FPGA 的深度神经网络在粒子物理中的快速推断

    介绍了基于 FPGA 进行神经网络推理的案例研究，其使用高级综合技术（HLS）构建机器学习模型，旨在为粒子物理学的高速实时事件处理提供支持，适用于很多场合，如寻找新的暗扇区粒子和测量希格斯玻色子等。

    Apr, 2018

  • 用于高能对撞机长寿命粒子触发的 FPGA 快速神经网络推理

    本研究对于 FPGA 卡驱动的机器学习算法的使用进行探讨，并证明在高亮度程序触发策略和事件选择中，这种算法具有较高的准确性和较低的推理时间。

    Jul, 2023

  • 基于 FPGA 的粒子物理实验的超快速变压器

    本文介绍了在可编程门阵列 (FPGA) 上使用 hls4ml 工具实现变压器架构的高效实现。通过使用变压器模型在解决各种问题方面的有效性的证明，其在粒子物理实验触发器中的应用成为了一个引人关注的课题。在这项工作中，我们实现了变压器模型的关键组成部分，如多头注意力和 softmax 层。为了评估我们的实现的有效性，我们专注于一个粒子物理学喷注风味标记问题，并使用了一个公共数据集。我们在 Xilinx UltraScale+ FPGA 上记录了低于 2 微秒的延迟，该延迟符合 CERN 大型强子对撞机实验的硬件触发器要求。

    Feb, 2024

  • 在 FPGAs 中部署 AI 推理引擎的框架实现

    本文介绍了用于解决 SLAC 数据实验的高速探测器的存储问题的解决方案 —— 用机器学习技术在边缘计算设备上实现实时数据处理的 SLAC 神经网络库框架，该框架采用基于 FPGA 的加速器来实现 ML 解决方案，并且支持所有权重的 RTL 重训练和恢复。

    May, 2023

  • 基于 FPGA 的粒子轨迹跟踪的低延迟边缘分类 GNN

    本文提出了一种基于 FPGA 的资源高效的 GNN 架构，用于低延迟的粒子轨迹重建，该架构在 Xilinx UltraScale + VU9P 上的结果表明，相比于 CPU 和 GPU，性能提高了 1625X 和 1574X。

    Jun, 2023

  • 用于粒子流重建的可扩展神经网络模型与万亿级数据集

    研究了可扩展的机器学习模型，用于基于高粒度探测器模拟的高能电子 - 正电子碰撞的完全事件重建。比较了图神经网络和基于核的变压器，并证明两者在实现逼真的粒子流重建时，同时避免了二次内存分配和计算成本。展示了在超级计算机上进行的超参数调整显著改善了模型的物理性能。还展示了所得模型在支持 Nvidia、AMD 和 Intel Habana 卡的硬件处理器上具有高度可移植性。最终证明了该模型可以在由径迹和电量计击中构成的高粒度输入上进行训练，从而获得与基线相竞争的物理性能。根据可寻找、可获取、可互用和可复用（FAIR）原则发布了用于重现研究的数据集和软件。

    Sep, 2023

  • 使用深度神经网络进行高能物理中的喷注味道分类

    使用深度神经网络对高能碰撞中的粒子进行分类，仅使用轨迹和顶点信息可以超越现有良好性能的工具，而添加更低级别的轨迹和顶点信息可以极大提高分类性能。

    Jul, 2016

  • 高能物理数据上的量子启发式机器学习

    本文介绍如何应用张量网络作为量子启发机器学习技术，有效地分类来自 CERN 的大型强子对撞机数据，特别是分类所谓的 b - 喷注，并解释分类结果。同时，还认为张量网络在学习过程中根据所获取到的信息选择重要的特征并调整网络结构，在不需要重复学习过程的情况下实现精密分类或快速响应。这些结果为实现高频率实时应用奠定了基础，这是目前和未来 LHCb 事件分类的关键之一，能够触发每秒数千万个事件。

    Apr, 2020

  • 利用深度神经网络进行高能物理中的喷注细分分类

    本文使用深度神经网络进行图像分类，无需专家特征即可区分大型强子对撞机数据中的单一强子粒子喷注和多重粒子喷注，效果与现有分析方法相当或略优。

    Mar, 2016

  • 研究面向 eFPGA 的资源高效中子 /γ 射线分类机器学习模型

    实施机器学习模型于硬件上已取得了相当大的兴趣和进展，而该研究探索了电子可变程序逻辑阵列（eFPGA）在完全连接神经网络（fcNN）和增强决策树（BDT）模型实现方面的参数空间以及资源效率的权衡，以帮助制定一个作为测试芯片的一部分的 eFPGA 结构的规范。

    Apr, 2024