Apr, 2024

在粒子探测器读出中，130 纳米和 28 纳米 CMOS 嵌入式 FPGA 的机器学习发展

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TL;DR使用嵌入式可编程门阵列（eFPGA）技术在应用特定集成电路（ASIC）的设计中实现可重构逻辑，将 ASIC 的低功耗和高效性与 FPGA 的易配置性相结合，尤其适用于下一代对撞机实验数据流中的机器学习用例。通过开源框架 “FABulous”，设计了使用 130 纳米和 28 纳米 CMOS 技术节点的 eFPGA，并经过测试进行了验证。通过模拟高能粒子经过硅像素传感器和基于机器学习的分类器的测试，验证了 eFPGA 作为前端读出芯片的能力。通过在 eFPGA 上成功合成和配置传感器数据的降维算法，以完美准确度复现了预期算法结果。讨论了对 eFPGA 技术的进一步发展以及其在对撞机探测器读出中的应用。
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

  • 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

  • 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

  • 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

  • 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

  • 利用 FPGA 技术增强生物医学计算

    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。

    Nov, 2023

  • 基于 FPGA 的深度学习：过去、现在和未来

    本文综述以硬件加速为视角，探讨深度学习及可编程门阵列的发展趋势和革新，旨在讨论 FPGAs 在更好地为深度学习社区提供服务方面的最佳应用。

    Feb, 2016

  • PEFSL：用于 FPGA SoC 的嵌入式少样本学习部署管线

    利用 FPGA SoCs 实现少样本学习的挑战及开发具有数据流架构的少样本学习平台的研究。

    Apr, 2024

  • 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

  • LeFlow：灵活的 FPGA 张量流深度神经网络高层合成

    本文介绍一种基于 Tensorflow 的开源工具流，可以将数值计算模型映射到可合成硬件，从而生成深度神经网络。这种工具流使用户可以用很少的 Python 代码生成计算深度神经网络。

    Jul, 2018