Apr, 2024

深度神经网络加速器中的量化和映射协同探索

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TL;DR卷积神经网络（CNN）的能效和内存占用取决于权重量化策略和映射，通过启用丰富的混合量化方案，我们可以找到更有效利用硬件资源的映射，从而在精度、能耗和内存要求之间取得更好的平衡。通过扩展 Timeloop 工具，提出了一种高效的多目标优化算法，实证了该方法在两种 CNN 和两种加速器上的有效性，并证明了相对于未经精心优化的 CNN 实现，可以实现高达 37% 的能量节省，而无需降低精度。
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发现论文，激发创造
  • FPGA 上高吞吐量混合精度 CNN 加速器设计

    本文研究了深度神经网络在 FPGA 上的优化设计，提出使用多种精度量化来减少计算和数据传输成本，并成功实现了针对混合精度 CNN 的高效硬件加速器，能够达到高精度和高性能的权衡。

    Aug, 2022

  • 移动设备上的量化卷积神经网络

    该研究提出了一种名为量化卷积神经网络的模型，旨在通过量化卷积层中的滤波器核和全连接层中的权重矩阵，实现计算效率的提升和存储内存开销的降低，相对于非量化模型，该模型在 ILSVRC-12 基准测试中达到 4~6 倍的加速和 15~20 倍的压缩，仅有 1% 左右的分类准确率损失，并且甚至可以在移动设备上在一秒内精准分类照片。

    Dec, 2015

  • 深度神经网络快速部署的量化技术

    本文介绍了一种将 DNN 网络转化为限定精度以充分利用能源高效加速器的简单方法，通过识别通道级分布以减少量化引起的精度损失和最小化所需的图像采样量，在 ImageNet 分类基准测试上通过了 11 个网络的评估，并且不需要微调即可将网络量化为 8 位整数精度。

    Oct, 2018

  • 深度卷积网络的量化优化：一篇白皮书

    本文概述了卷积神经网络量化技术，研究发现通过对权重和激活进行逐通道和逐层量化，即使在不支持 8 位运算的情况下，将权重量化为 8 位可以将模型大小降低 4 倍，并且分类的准确率可以达到浮点型卷积神经网络的 98%。作者介绍了针对 CPU 和 DSP 的量化网络的等待时间基准测试，并观察到相比于 CPU 上的浮点运算，量化实现的速度提高了 2 倍至 3 倍。作者提出了一种通过 TensorFlow 和 TensorFlowLite 进行卷积网络量化的工具，并回顾了用于量化训练的最佳实践。作者建议，对于硬件加速和内核优化，应将逐通道量化的权重和逐层量化的激活作为首选量化方案，并提议未来处理器和硬件加速器用于优化推断时支持 4、8 和 16 位的精度。

    Jun, 2018

  • 基于硬件的混合精度量化自动机器学习

    本文提出了一种基于深度强化学习的硬件感知自动量化框架 (HAQ)，旨在为不同的神经网络体系结构和硬件体系结构确定最佳的量化策略，以提高计算效率并在保持准确性的前提下减少延迟和能耗。 在硬件仿真器的帮助下，该框架的有效性已得到证明。

    Aug, 2020

  • 硬件感知的 DNN 压缩：通过多样化剪枝和混合精度量化

    通过联合采用修剪和量化，利用强化学习探索与低能耗相关的设计空间及其精度损失，我们提出了一种自动压缩深度神经网络的硬件感知框架，能够在嵌入式深度神经网络加速器上实现能耗最小化。实验结果表明，相比现有方法，我们的框架平均能耗降低 39%，平均精度损失为 1.7%。

    Dec, 2023

  • HAQ: 硬件感知自动混合精度量化

    本文介绍了一种基于深度强化学习的硬件感知自适应量化方法，将硬件加速器的反馈置于设计循环中以自动确定量化策略，该方法可以为不同的神经网络架构和硬件架构专门量身定制量化策略。与传统方法相比，该方法可以将延迟降低 1.4-1.95 倍，能量消耗降低 1.9 倍，并提供了不同量化策略的含义，为神经网络架构设计和硬件架构设计提供了新的思路。

    Nov, 2018

  • 稀疏卷积神经网络的聚焦量化

    本文提出一种基于二次幂值的、专注于稀疏 CNN 的量化策略，并结合无损编码构建一种高压缩比、计算成本低、准确率几乎无损的压缩管线，在 ResNet-50 网络上实现 18.08x CR 的压缩效果，同时也证明更硬件有效。

    Mar, 2019

  • 可微神经架构搜索进行卷积网络的混合精度量化

    该研究探索了一种新的神经网络压缩方法，通过不同比特宽度的量化不同层并使用可微分神经架构搜索框架进行优化，成功地实现了比现有方法更高的压缩率，模型尺寸缩小 21.1 倍或计算量降低 103.9 倍

    Nov, 2018

  • 基于二次幂量化的神经网络能效硬件加速

    通过使用二次幂量化和基于位移乘累加运算代替传统的乘累加运算，以及基于对数量化的新型剪枝方法，本文在基于 Zynq UltraScale + MPSoC ZCU104 SoC FPGA 的硬件神经网络加速器中实现了 Power-of-Two (PoT) 权重，实现了至少 $1.4x$ 的能效提升。

    Sep, 2022