检索结果-内蒙古大学图书馆

计算机应用 2023年第3期43卷 827-834页

作者：华夏朱铮皓徐聪张曦煌柴志雷陈闻杰江南大学人工智能与计算机学院江苏无锡214122 江苏省模式识别与计算智能工程实验室(江南大学) 江苏无锡214122 软硬件协同设计技术与应用教育部工程研究中心(华东师范大学) 上海200062

在分布式计算平台上运行大规模的脉冲神经网络(SNN)是提升类脑计算智能水平的基本手段之一,它的难点在于如何将SNN部署到对应数量的计算节点上,使整体系统的运行能效最佳。针对以上问题,在基于NEST的SNN工作负载自动映射器(SWAM)的基础... 详细信息

在分布式计算平台上运行大规模的脉冲神经网络(SNN)是提升类脑计算智能水平的基本手段之一,它的难点在于如何将SNN部署到对应数量的计算节点上,使整体系统的运行能效最佳。针对以上问题,在基于NEST的SNN工作负载自动映射器(SWAM)的基础上,提出一种基于精准通信建模的SNN工作负载自动映射器(SWAM2)。在SWAM2中,基于NEST仿真器对SNN工作负载的通信部分进行精准建模,并改进工作负载模型中参数的量化方法,设计了最大网络规模预测方法。在SNN典型案例上的实验结果表明,在工作负载通信以及计算时间的预测中,SWAM2的平均预测误差比SWAM分别降低12.62和5.15个百分点;在对工作负载最佳映射的预测中,SWAM2的平均准确率为97.55%,比SWAM高13.13个百分点。SWAM2通过自动预测SNN工作负载在计算平台上的最佳部署/映射,避免了手动反复实验的过程。

关键词：脉冲神经网络工作负载映射分布式计算平台 NEST仿真器计算能效

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基于SNN神经元重分布的NEST仿真器性能优化

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计算机工程 2022年第3期48卷 189-196页

作者：刘家航郁龚健李佩琦华夏柴志雷陈闻杰江南大学人工智能与计算机学院江苏无锡214122 江苏省模式识别与计算智能工程实验室江苏无锡214122 华东师范大学软硬件协同设计技术与应用教育部工程研究中心上海200062

为满足大规模脉冲神经网络(SNN)的计算需求,类脑计算系统通常需要采用大规模并行计算平台。然而随着节点数量的增多,通信在仿真中所占比例大幅增加,导致计算效率下降。类脑模拟器开源软件NEST采用缓冲区大小相等的策略,有效缩短了通信时... 详细信息

为满足大规模脉冲神经网络(SNN)的计算需求,类脑计算系统通常需要采用大规模并行计算平台。然而随着节点数量的增多,通信在仿真中所占比例大幅增加,导致计算效率下降。类脑模拟器开源软件NEST采用缓冲区大小相等的策略,有效缩短了通信时间,但是由于缓冲区互相无交流,使得通信数据量持续增加,因此其在能耗方面表现较差。分析NEST集群的负载特性,针对其中的通信问题进行稀疏性优化,提出基于SNN子图跨节点优化的神经元重分布算法ReLOC。通过优化SNN子图的跨节点分布减少每一轮神经元到进程的数量,从而减少跨节点脉冲,使进程间通信更加稀疏,达到缩减每一轮通信进程的目的。在此基础上,以稀疏交换的思想对NEST本身的通信机制进行改进,使有脉冲交换的进程进行数据交换,从而在连接稀疏的情况下提升通信效率。以包含28个Xilinx PYNQ节点的计算集群作为实验平台,运行皮质微电路SNN模型和平衡随机网络模型,验证ReLOC算法的有效性。实验结果表明,相比循环分布算法,重分布算法能够使通信的平均稀疏性提高20%,同时配合稀疏交换最多可使通信能耗减少98.63%。

关键词：脉冲神经网络神经元重分布 PYNQ集群 NEST仿真器稀疏交换

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面向FPGA的二值神经网络模型压缩方法研究

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小型微型计算机系统 2024年第6期45卷 1356-1362页

作者：陈胤杰裴颂文上海理工大学光电信息与计算机工程学院上海200093 中国科学院计算技术研究所计算机体系结构国家重点实验室北京100190 华东师范大学软硬件协同设计技术与应用教育部工程研究中心上海200062

针对卷积神经网络在正向推理时的高计算复杂度与空间复杂度问题,提出了一种基于二值神经网络(Binary Neural Network,BNN)的过滤器剪枝算法(Binary Filter Pruning:BFP). BFP算法通过剪除L2范数较小的过滤器,构建剪枝压缩后的二值神经... 详细信息

针对卷积神经网络在正向推理时的高计算复杂度与空间复杂度问题,提出了一种基于二值神经网络(Binary Neural Network,BNN)的过滤器剪枝算法(Binary Filter Pruning:BFP). BFP算法通过剪除L2范数较小的过滤器,构建剪枝压缩后的二值神经网络模型.进一步面向FPGA(Field Programmable Gate Array)平台,设计并实现了基于二值复值神经网络(Binary Complex Neural Network,BCNN)的ResNet-18加速计算模型.对二值复值卷积层与预处理过程中的卷积层,分别设计了数据预处理合并优化与数据重排序.实验结果显示,BFP算法在CIFAR-10数据集上的分类精度,比基于SLR(Surrogate Lagrangian Relaxation)的通道剪枝方法平均提高了1%.与CPU平台相比,设计的加速器在PYNQ-Z1平台上的计算性能提高了23倍.

关键词：二值神经网络过滤器剪枝 FPGA 模型压缩

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融合BiLSTM的双图神经网络文本分类模型

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上海理工大学学报 2023年第2期45卷 103-111,119页

作者：宋婷婷吴赛君裴颂文上海理工大学光电信息与计算机工程学院上海200093 中国科学院计算技术研究所计算机体系结构国家重点实验室北京100190 软硬件协同设计技术与应用教育部工程研究中心(华东师范大学) 上海200062

采用图神经网络模型为整个语料库构建异构图处理文本分类任务时,存在难以泛化到新样本和词序信息缺失的问题。针对上述问题,提出了一种融合双图特征和上下文语义信息的文本分类模型。首先,为每个文本独立构建共现图和句法依存图,从而实... 详细信息

采用图神经网络模型为整个语料库构建异构图处理文本分类任务时,存在难以泛化到新样本和词序信息缺失的问题。针对上述问题,提出了一种融合双图特征和上下文语义信息的文本分类模型。首先,为每个文本独立构建共现图和句法依存图,从而实现对新样本的归纳式学习,从双图角度捕获文本特征,解决忽略单词间依存关系的问题;其次,利用双向长短期记忆网络(bidirectional long short-term memory,BiLSTM)编码文本,解决忽略词序特征和难以捕捉上下文语义信息的问题;最后,融合双图特征,增强图神经网络模型的分类性能。在MR,Ohsumed,R8,R52数据集上的实验结果表明,相较于经典的文本分类模型,该模型能够提取更丰富的文本特征,在准确率上平均提高了2.17%,5.38%,0.61%,2.48%。

关键词：文本分类图神经网络双向长短期记忆网络句法依存图共现图

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面向教育场景的视觉大模型优化与应用

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大数据 2025年

作者：许跃蓬徐柴迪郭晋军姜云桥王仕嘉刘垚华东师范大学数据科学与工程学院先进计算与智能工程国家级重点实验室上海孔棣科技有限公司摩尔线程智能科技(成都)有限公司软硬件协同设计技术与应用教育部工程研究中心(华东师范大学)

随着人工智能技术的迅速发展，大模型在许多领域都取得了显著成功，但在教育领域的应用仍面临多模态数据处理困难、回答准确性不足以及信息载体单一等问题。面对上述挑战，本文提出了一种视觉教育大模型（VELM），基于多模态公开教育数... 详细信息

随着人工智能技术的迅速发展，大模型在许多领域都取得了显著成功，但在教育领域的应用仍面临多模态数据处理困难、回答准确性不足以及信息载体单一等问题。面对上述挑战，本文提出了一种视觉教育大模型（VELM），基于多模态公开教育数据集及专用教育数据集进行训练，并结合模型优化技术，不仅提升了模型在教育场景中的回复质量，而且实现了计算资源的优化与降低。同时，本文使用了RAG技术确保生成内容的准确性以及丰富度。此外，还提供三种应用方式，包括微信小程序、Web云端平台以及本地化部署，以满足不同教育场景中的多样化需求。对于Mathvista、OCRBench和MMMU等公开评测数据集，VELM的准确性显著优于MiniCPM-V、DeepSeek-VL、Yi-VL等开源大模型；对于专用教育评测集，VELM的准确性相较于基础模型Qwen2-VL提升了9.78%。

关键词：大语言模型多模态智慧教育 RAG技术

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SWAM:SNN工作负载自动映射器

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计算机科学与探索 2021年第9期15卷 1641-1657页

作者：郁龚健张鲁飞李佩琦华夏刘家航柴志雷陈闻杰江南大学人工智能与计算机学院江苏无锡214122 数学工程与先进计算国家重点实验室江苏无锡214215 华东师范大学软硬件协同设计技术与应用教育部工程研究中心上海200062

为了满足大规模脉冲神经网络(SNN)的计算需求,类脑计算系统通常需要采用大规模并行计算平台。因此,如何快速为SNN工作负载确定合理的计算节点数(即如何把工作负载合理映射到计算平台上)以获得最佳的性能、功耗等指标就成为类脑计算系统... 详细信息

为了满足大规模脉冲神经网络(SNN)的计算需求,类脑计算系统通常需要采用大规模并行计算平台。因此,如何快速为SNN工作负载确定合理的计算节点数(即如何把工作负载合理映射到计算平台上)以获得最佳的性能、功耗等指标就成为类脑计算系统需解决的关键问题之一。首先分析了SNN工作负载特性并为其建立起计算模型;然后针对NEST类脑仿真器,进一步实例化了SNN的内存、计算和通信负载模型;最终设计并实现了一种基于NEST的SNN工作负载自动映射器(SWAM)。SWAM可以自动计算出映射结果并完成映射,避免了极其耗时的工作负载映射手动试探过程。在ARM+FPGA、纯ARM、PC集群三种不同的计算平台上运行SNN典型应用,并比较SWAM、LM算法拟合和实测的映射结果。实验结果表明:SWAM的平均映射准确率达到98.833%,与LM方法与实测映射相比,SWAM具有绝对的时间代价优势。

关键词：脉冲神经网络(SNN) 工作负载映射 PYNQ集群现场可编程逻辑门阵列(FPGA)加速 NEST仿真器

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嵌入式实时操作系统内核混合代码的自动化验证框架

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软件学报 2020年第5期31卷 1353-1373页

作者：郭建丁继政朱晓冉华东师范大学软件工程学院上海200062 上海市高可信计算重点实验室(华东师范大学) 上海200062 软硬件协同设计技术与应用教育部工程研究中心(华东师范大学) 上海200062

"如何构造高可信的软件系统"已成为学术界和工业界的研究热点.操作系统内核作为软件系统的基础组件,其安全可靠是构造高可信软件系统的重要环节.为了确保操作系统内核的安全可靠,将形式化方法引入到操作系统内核验证中,提出... 详细信息

"如何构造高可信的软件系统"已成为学术界和工业界的研究热点.操作系统内核作为软件系统的基础组件,其安全可靠是构造高可信软件系统的重要环节.为了确保操作系统内核的安全可靠,将形式化方法引入到操作系统内核验证中,提出了一个自动化验证操作系统内核的框架.该验证框架包括:(1)分别对C语言程序和混合语言程序(C语言和汇编语言)进行验证;(2)在混合语言程序验证中,为汇编程序建立抽象模型,并将C语言程序和抽象模型粘合形成基于C语言验证工具可接收的验证模型;(3)从规范中提取性质,基于该自动验证工具,对性质完成自动验证;(4)该框架不限于特定的硬件架构.成功地运用该验证框架对两种不同硬件平台的嵌入式实时操作系统内核μC/OS-Ⅱ进行了验证.结果显示,利用该框架在对两个不同的硬件平台上内核验证时,框架的可重复利用率很高,高达83.8%,虽然其抽象模型需要根据不同的硬件平台进行重构.在对基于这两种平台的操作系统内核验证中,分别发现了10处~12处缺陷.其中,在ARM平台上两处与硬件相关的问题被发现.实验结果表明,该方法对不同硬件平台的同一个操作系统分析验证具有一定的通用性.

关键词：实时操作系统 VCC 混合程序验证自动验证 Z3求解器

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面向源代码可信证据的航天软件可信度量评估方法

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空间控制技术与应用 2021年第2期47卷 32-41页

作者：刘晗陶红伟陈仪香华东师范大学软件工程学院教育部软硬件协同设计技术与应用工程研究中心上海200062 郑州轻工业大学计算机与通信工程学院郑州450002

随着航天技术的迅猛发展,航天软件的功能越来越复杂,规模越来越大,对软件可信性的要求也越来越高.航天软件一旦失信,其带来的损失往往无法估量.从源代码证据入手,建立面向航天领域的嵌入式软件可信度量评估方法.结合航天领域特性,建立... 详细信息

随着航天技术的迅猛发展,航天软件的功能越来越复杂,规模越来越大,对软件可信性的要求也越来越高.航天软件一旦失信,其带来的损失往往无法估量.从源代码证据入手,建立面向航天领域的嵌入式软件可信度量评估方法.结合航天领域特性,建立了面向C语言代码的可信证据规范,该证据规范区分关键证据与非关键证据以及可信正证据和可信负证据;提出一种面向源代码可信证据的航天软件可信性度量模型和可信性分级模型;最后通过将所构建的评估方法应用于NASA开源软件Core Flight Executive的可信量化评估,评估结果表明本文所建立的可信量化评估方法具有良好的有效性和实用性.

关键词：源代码可信证据可信软件可信性度量软件分级

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SDN数据平面软件一致性测试用例生成方法

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软件学报 2020年第9期31卷 2709-2722页

作者：张雯雯许天予章玥郑孝遥上海市高可信计算重点实验室(华东师范大学) 上海200062 华东师范大学教育部软硬件协同设计技术与应用工程研究中心上海200062 上海移动通信有限公司上海200070 安徽师范大学计算机与信息学院安徽芜湖241002

SDN(software-definednetwork)旨在解决架构复杂且分散的传统网络出现的问题,使网络具有更强的灵活性.P4编程语言的特征在于用户可以直接根据自己对处理数据包的需求定义P4程序,然后经过编译过程,生成适配文件将用户需求配置到网络设备... 详细信息

SDN(software-definednetwork)旨在解决架构复杂且分散的传统网络出现的问题,使网络具有更强的灵活性.P4编程语言的特征在于用户可以直接根据自己对处理数据包的需求定义P4程序,然后经过编译过程,生成适配文件将用户需求配置到网络设备.面向P4编程语言的SDN数据平面一致性测试,是将一致性测试用例发送给P4网络设备,评估实际输出和预期输出的一致程度.一致性测试用例是执行一致性测试的载体,而传统的人工构造测试用例是一项繁琐耗时费力的工作.重点分析了面向P4编程语言的SDN数据平面软件一致性测试用例设计原则和生成方法,给出了一致性测试用例覆盖标准,设计了命令信息实体结构和测试用例实体结构,以装载P4程序的simpleswitch虚拟交换机为测试对象,说明一致性测试用例生成过程,实现了一个用于P4网络设备一致性测试的测试用例自动生成工具,并验证了该工具自动生成测试用例的有效性,实现了一致性测试用例构造过程简易性.

关键词：一致性测试测试用例生成测试覆盖 SDN(software-defined networks) P4(programming protocol-independent packet processors)中间节点编程语言

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异构分布式嵌入式系统的优化设计方法

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微纳电子与智能制造 2020年第1期2卷 45-55页

作者：许巾一陈仪香李凯旋华东师范大学软件工程学院教育部软硬件协同设计技术与应用工程研究中心上海200062

微电子技术和通信技术的发展推动了传统嵌入式系统向异构分布式嵌入式系统的转变。在异构分布式嵌入式系统中任务的合理分配是提高性能的关键。提出一种异构分布式嵌入式系统的优化设计方法,该方法能在满足通信代价、能耗、硬件资源以... 详细信息

微电子技术和通信技术的发展推动了传统嵌入式系统向异构分布式嵌入式系统的转变。在异构分布式嵌入式系统中任务的合理分配是提高性能的关键。提出一种异构分布式嵌入式系统的优化设计方法,该方法能在满足通信代价、能耗、硬件资源以及时间等系统属性约束的前提下,给出系统任务划分的最优策略,实现系统任务的合理分配。优化方法主要分为3步:第一步,将系统按照一定粒度大小划分为多个任务,并获取系统的任务属性;第二步,依据通信代价对系统任务进行模块化聚合,将每个模块分配到系统的某个异构嵌入式设备中运行;最后一步,对每个模块依据任务属性和设备资源进行软硬件划分,使各模块在满足其异构设备资源约束的前提下运行时间最短。该优化方法充分运用系统软硬件的资源和能效,得到高性能、低成本的优化设计方案,极大地提高系统设计的合理性和效率。

关键词：异构系统任务分配软硬件划分分布式嵌入式系统

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