基于软件定义的可重构卷积神经网络架构设计

为满足卷积神经网络业务处理的灵活性和高性能需求，提出一种基于软件定义的可重构卷积神经网络架构。该架构采用归一化处理流程实现卷积层网络的动态重构与运算模式的加速。采用AHB和AXI的双总线架构，实现卷积神经网络的流水计算。通过软件定义在FPGA上实现了不同网络结构下的数据集实时处理。实验结果表明，所设计的FPGA电路能够实现两种网络模型的软件定义，网络模型与输入数据集相同的条件下，该架构的运算处理能力为CPU的10倍，运算能耗比为GPU的2倍。     

面向卷积神经网络的FPGA加速器架构设计

随着人工智能的快速发展,卷积神经网络(CNN)在很多领域发挥着越来越重要的作用。分析研究了现有卷积神经网络模型,设计了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的卷积神经网络加速器。在卷积运算中四个维度方向实现了并行化计算;提出了参数化架构设计,在三种参数条件下,单个时钟周期分别能够完成512、1024、2048次乘累加;设计了片内双缓存结构,减少片外存储访问的同时实现了有效的数据复用;使用流水线实现了完整的神经网络单层运算过程,提升了运算效率。与CPU、GPU以及相关FPGA加速方案进行了对比实验,实验结果表明,所提出的设计的计算速度达到了560.2 GOP/s,为i7-6850K CPU的8.9倍。同时,其计算的性能功耗比达到了NVDIA GTX 1080Ti GPU的3.0倍,与相关研究相比,所设计的加速器在主流CNN网络的计算上实现了较高的性能功耗比,同时不乏通用性。     

基于FPGA的卷积神经网络加速器

现有软件实现方案难以满足卷积神经网络对运算性能与功耗的要求。为此,设计一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的卷积神经网络加速器。在粗粒度并行层面对卷积运算单元进行并行化加速,并使用流水线实现完整单层运算过程,使单个时钟周期能够完成20次乘累加,从而提升运算效率。针对MNIST手写数字字符识别的实验结果表明,在75 MHz的工作频率下,该加速器可使FPGA峰值运算速度达到0.676 GMAC/s,相较通用CPU平台实现4倍加速,而功耗仅为其2.68%。     

基于硬件加速的轻量级网络心音分类器

近年来,卷积神经网络被广泛应用于心音信号分类。为满足先心病机器辅助诊断系统低功耗、可移动等方面需求,基于轻量级神经网络MobileNet,实现了一种适用于FPGA硬件平台的心音分类器。心音分类器的深度卷积、逐点卷积与最大池化等模块通过高层次综合进行设计。该心音分类器在利用深度可分离卷积减少网络参数与运算量的同时,通过多像素多通道并行及定点量化等方式,提升了分类器运行速度。经心音数据集实验结果表明,在计算效率方面,该心音分类器在FPGA上相较于在通用CPU上实现约14倍加速。     

深度学习中的卷积神经网络系统设计及硬件实现

针对目前深度学习中的卷积神经网络(CNN)在CPU平台下训练速度慢、耗时长的问题,采用现场可编程门阵列(FPGA)硬件平台设计并实现了一种深度卷积神经网络系统。该系统采用修正线性单元(Re LU)作为特征输出的激活函数并使用Softmax函数作为输出分类器。利用流水线技术并针对每一层的特征运算进行了并行处理,从而能够在1个系统时钟周期内完成整个CNN中的295次卷积运算。系统最后采用MNIST数据集作为实验样本,实验结果表明,在50 MHz的工作频率下,FPGA的训练用时相较于通用CPU的训练用时提升了8.7倍,经过2 000次迭代后系统识别的准确率为92.42%。     

基于GPU加速的图像双向相似性计算

针对双向相似性计算在CPU下串行计算效率低下,无法满足实际需求的问题,利用该计算中数据独立性的特点,应用CUDA编程模型实现基于GPU加速的图像双向相似性计算。与CPU相比,在392x300的分辨率实验下,该算法在GPU上可获得超过1200倍的加速比。     

基于FPGA的通用卷积神经网络识别系统研究

针对目前在中央处理器(CPU)中部署卷积神经网络速度慢、在图形处理器(GPU)中功耗高等问题,采用基于现场可编程门阵列(FPGA)平台开发的卷积神经网络识别系统,对卷积神经网络的各个环节进行算法加速。考虑到算法的计算量和逻辑资源的消耗主要集中在卷积层,提出了在特征图的通道方向进行双卷积并行模块设计。在卷积神经网络的池化层和激活函数Softmax中,设计了流式池化,并提出改进的分段查表计算Softmax函数的方法。另外,在归一化和预处理阶段也分别进行了优化。卷积神经网络识别系统选用XILINX公司的ZCU104开发平台。该平台内部包含片上系统与可编程逻辑控制器。通过自制水果数据集,分别在ZCU104、CPU和GPU上进行试验。试验结果显示,ZCU104分类的准确率达到了95.8%,识别速度约为计算机端上CPU实现同种网络模型的3倍,并且高于GPU。此外,该系统通用性高、资源占用率低,可应用在其他神经网络模型中。     

基于FPGA的卷积神经网络并行加速设计

为提升在资源、功耗受限的嵌入式平台上运行的深度卷积网络算法的速度和能效,提出一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的卷积并行加速方案。利用卷积层与批归一化(batch normalization,BN)层融合减少计算复杂度;利用数据分片减少片上存储消耗;利用数据复用、并行计算提升运算速度,减少系统硬件开销;利用设计空间探索找到最符合硬件资源约束的计算并行度。实验结果表明,在100MHz的工作频率下,加速器的峰值计算性能可以达到52.56GFLOPS,性能是CPU的4.1倍,能耗仅为GPU的9.9%,与其它FPGA方案相比综合性能有一定的提升。     

基于GPU的卷积检测模型加速

近年来,形变部件模型和卷积神经网络等卷积检测模型在计算机视觉领域取得了极大的成功。这类模型能够进行大规模的机器学习训练,实现较高的鲁棒性和识别性能。然而训练和评估过程中卷积运算巨大的计算开销,也限制了其在诸多实际场景中进一步的应用。利用数学理论和并行技术对卷积检测模型进行算法和硬件的双重加速。在算法层面,通过将空间域中的卷积运算转换为频率域中的点乘运算来降低计算复杂度;而在硬件层面,利用GPU并行技术可以进一步减少计算时间。在PASCAL VOC数据集上的实验结果表明,相对于多核CPU,该算法能够实现在单个商用GPU上加速卷积过程2.13~4.31倍。     

基于ZYNQ的卷积神经网络加速器设计

针对卷积神经网络在嵌入式系统需要耗费大量计算资源、计算复杂度高等问题,提出一种基于ZYNQ系列FPGA的加速方法。通过HLS工具对卷积神经网络加速器进行设计,提出相邻层位宽合并和权重参数重排序的策略实现数据传输的优化,利用卷积分解、并行展开充分发挥FPGA并行计算的优势。为验证卷积神经网络加速器的加速效果,将YOLO目标检测模型进行部署。实验结果表明,在PYNQ-Z2上达到了39.39GOP/s的计算性能,是intel i5-2400 CPU的3.4倍,是ARM-Cortex A9 CPU的147.5倍。在相同FPGA平台上与之前的工作相较也有更高的性能。     

Only connect: teaching, technology and telesis

Abstract This paper describes an approach to the design of interactive multimedia materials being developed in a European Community project. The developmental process is seen as a dialogue between technologists and teachers. This dialogue is often problematic because of the differences in training, experience and culture between them. Conditions needed for fruitful dialogue are described and the generic model for learning design used in the project is explained.     

Call for Papers The 6^th International Conference on Grid and Cooperative Computing

Recent years have seen rapid advances in various grid-related technologies, middleware, and applications. The GCC conference has become one of the largest scientific events worldwide in grid and cooperative computing. The 6th international conference on grid and cooperative computing (GCC2007) Sponsored by China Computer Federation (CCF),Institute of Computing Technology, Chinese Academy of Sciences (ICT) and Xinjiang University ,and in Cooperation with IEEE Computer Soceity ,is to be held from August 16 to 18, 2007 in Urumchi, Xinjiang, China.     

法律信息库系统

本文分析了法律数据库的结构和特点，介绍了采用面向对象设计方法和超文本数据库技术开发和实现法律信息库系统将作为重要网络资源之一为不同用户进行法律咨询服务。     

International Journal of Automation and Computing Table of Contents

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Information for authors

正SCIENCE CHINA Information Sciences(Sci China Inf Sci),cosponsored by the Chinese Academy of Sciences and the National Natural Science Foundation of China,and published by Science China Press,is committed to publishing highquality,original results of both basic and applied research in all areas of information sciences,including computer science and technology;systems science,control science and engineering(published in Issues with odd numbers);information and communication engineering;electronic science and technology(published in Issues with even numbers).Sci China Inf Sci is published monthly in both print and electronic forms.It is indexed by Academic OneFile,Astrophysics Data System(ADS),CSA,Cabells,Current Contents/Engineering,Computing and Technology,DBLP,Digital Mathematics Registry,Earthquake Engineering Abstracts,Engineering Index,Engineered Materials Abstracts,Gale,Google,INSPEC,Journal Citation Reports/Science Edition,Mathematical Reviews,OCLC,ProQuest,SCOPUS,Science Citation Index Expanded,Summon by Serial Solutions,VINITI,Zentralblatt MATH.     

Erratum to: Fast global kernel fuzzy c-means clustering algorithm for consonant/vowel segmentation of speech signal

正Erratum to:J Zhejiang Univ-Sci C(ComputElectron)2014 15(7):551-563doi:10.1631/jzus.C1300320The original version of this article unfortunately contained mistakes.Algorithm 6 should be as follows:Algorithm 6 FGKFCM-F clustering Input:(1)X={x_1,x_2,…,x_N},,x_iR~d,i=1,2,…,N,the dataset;(2)C,1C≤N,the number of clusters;(3)ε0,the stopping criterion;     

Journal of Zhejiang University-SCIENCE C (Computers & Electronics) Total contents

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磨机负荷专家控制系统设计及仿真研究

磨矿过程的大滞后和时变性等特点,致使对磨机负荷的最佳工作点很难进行稳定、高效的控制,针对以上情况,借鉴生物界的免疫反馈原理和遗传算法,利用模糊控制可以有效地实现对非线性、纯滞后、复杂的对象进行控制的优点,并结合PID与自寻优方法,设计出磨机负荷专家控制系统,用VB编写OPC客户端及控制程序,实现对磨机负荷的动态优化控制;试验结果表明,文章提出的控制策略能够增强系统的稳定性,且在干扰存在的情况下也能很好的跟随系统的参数变化,在提高磨机台时产量的同时增加了矿厂的经济效益.     

基于人工蜂群的无线传感器网络能耗均衡算法

由于无线传感器网络中的节点链路状况、数据传输能耗及节点剩余能量的限制,造成网络中部分感知节点寿命缩短,影响网络生存周期,提出了一种基于人工蜂群算法的WSNs能耗均衡算法,优化网络能耗均衡,从而提高网络寿命;文章给出了网络能耗相应的数学模型及优化求解算法,介绍人工蜂群算法的寻找食物过程,阐述了人工蜂群算法在网络能耗均衡方面的实现步骤;通过实验仿真证明,文章提到的算法与LEACH分簇算法、蚁群优化算法相比,具有更好的能耗和负载均衡能量、丢包率和时延性,有效地提高了网络生存周期.