检索结果-内蒙古大学图书馆

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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基于特征双重蒸馏网络的方面级情感分析

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中文信息学报 2021年第7期35卷 126-133页

作者：宋威温子健江南大学人工智能与计算机学院江苏无锡214122 江南大学江苏省模式识别与计算智能工程实验室江苏无锡214122

目前方面级情感分析方法主要利用注意力机制来实现句子与方面词的交互,然而该机制容易导致方面词与句子中各词的错误搭配,引入额外噪声。针对此问题,该文提出了一种基于特征双重蒸馏网络的方面级情感分析方法。首先利用BiLSTM提取句子... 详细信息

目前方面级情感分析方法主要利用注意力机制来实现句子与方面词的交互,然而该机制容易导致方面词与句子中各词的错误搭配,引入额外噪声。针对此问题,该文提出了一种基于特征双重蒸馏网络的方面级情感分析方法。首先利用BiLSTM提取句子中各词的上下文语义特征,并结合基于上下文的方面词嵌入方法,获取方面词的语义特征。进一步地,利用门控机制构建双重蒸馏门,通过初步蒸馏与精细蒸馏两个过程实现句子与方面词的语义特征交互,获取与方面词相关的句子情感语义特征。最终利用Softmax对获取的情感语义特征进行情感分类。在通用的Laptop、Restaurant和Twitter数据集上进行实验,结果表明,该方法的准确率分别达到79.26%、84.53%和75.30%,宏平均F1值分别达到75.77%、75.63%和73.21%,优于目前主流方法。

关键词：方面级情感分析门控机制双重蒸馏神经网络

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自适应样本加权的多视图聚类算法

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南京大学学报（自然科学版） 2021年第4期57卷 544-550页

作者：乔宇鑫葛洪伟江苏省模式识别与计算智能工程实验室(江南大学) 无锡214122 江南大学人工智能与计算机学院无锡214122

将原始数据投影到一个包含几何一致性和簇分配一致性的空间,并且可以自适应学习几乎所有参数的多视图聚类算法,能够获得良好的聚类效果,但这样做没有考虑多视图中不同样本重要性不同的特点,忽视了噪声点与离群点对聚类效果造成的不利影... 详细信息

将原始数据投影到一个包含几何一致性和簇分配一致性的空间,并且可以自适应学习几乎所有参数的多视图聚类算法,能够获得良好的聚类效果,但这样做没有考虑多视图中不同样本重要性不同的特点,忽视了噪声点与离群点对聚类效果造成的不利影响.针对上述问题,对样本重要性进行研究,提出一种自适应样本加权的多视图聚类算法.该算法对视图中不同的样本根据其重要性进行加权处理:首先给每个样本分配相同的权重,在之后的每次迭代中,不断进行自适应调整直至达到收敛条件.实验结果表明,该算法可以获得更好的实验效果.

关键词：多视图聚类自适应样本加权

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基于峰值检测的自适应时间窗口计步算法

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电子测量与仪器学报 2021年第4期35卷 195-203页

作者：张超翔陈璟郑晨辉江南大学人工智能与计算机学院无锡214122 江南大学江苏省模式识别与计算智能工程实验室无锡214122

针对现有的计步算法无法适应用户行走状态、手机姿态多样性的问题,以及有效解决静止状态下的虚假步态周期的判别问题,提出基于峰值检测的自适应时间窗口计步算法。该算法通过检测加验证的方式进行计步,利用双重滤波对原始加速度进行预处... 详细信息

针对现有的计步算法无法适应用户行走状态、手机姿态多样性的问题,以及有效解决静止状态下的虚假步态周期的判别问题,提出基于峰值检测的自适应时间窗口计步算法。该算法通过检测加验证的方式进行计步,利用双重滤波对原始加速度进行预处理,根据峰、谷值时间差的自适应时间窗口消除伪峰值,再利用方差与标准差对检测到的峰值进行验证。实验结果表明,该算法相比传统方法(固定窗口峰值检测、条件判断峰值检测)在不同运动状态、不同手机姿态下的平均计步精度分别提高了7.7%、3.4%,并且优于目前流行的商业步数计算应用。

关键词：计步峰值检测自适应时间窗口峰值验证室内定位

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PEST:由PYNQ集群实现的高能效NEST类脑仿真器

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计算机科学与探索 2021年第11期15卷 2127-2141页

作者：李佩琦郁龚健华夏刘家航柴志雷江南大学物联网工程学院江苏无锡214122 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

高性能且低功耗地进行大规模类脑仿真是类脑计算所需解决的最具挑战的问题之一。目前类脑计算的实现方式主要分为硬件实现和软件实现两种。通过硬件实现的专用类脑计算芯片与系统可以提供更佳的能效指标,但代价高、适应性差;基于软件方... 详细信息

高性能且低功耗地进行大规模类脑仿真是类脑计算所需解决的最具挑战的问题之一。目前类脑计算的实现方式主要分为硬件实现和软件实现两种。通过硬件实现的专用类脑计算芯片与系统可以提供更佳的能效指标,但代价高、适应性差;基于软件方式的仿真(如NEST)拥有完整的应用生态,可用性好但存在计算速度慢的问题。如果将两种实现方式相结合,通过软硬件协同设计,可以在保证良好应用生态的同时获得更高的计算能效,提出了一种基于FPGA异构平台PYNQ集群的NEST类脑仿真器的高能效实现(PEST)。通过构建大规模PYNQ集群,设计软硬件数据交互接口实现基于NEST仿真器的规模可伸缩类脑计算系统,针对IAF神经元进行FPGA硬件电路设计,利用MPI分布式计算等方式提升了NEST计算效率。实验结果表明:针对不同的计算模型,在PYNQ集群最佳适配情况下,PEST上神经元更新部分的性能相比AMD 3600X提升超过4.6倍,相比Xeon 2620提升超过7.5倍;PEST的更新能效比相比3600X提升超过5.3倍,相比Xeon 2620提升超过7.9倍。

关键词：类脑计算脉冲神经网络 NEST仿真器现场可编程门阵列(FPGA) PYNQ框架

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基于异构可重构计算的AES加密系统研究

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计算机应用研究 2022年第7期39卷 2143-2148页

作者：聂一郑博文柴志雷江南大学物联网工程学院江苏无锡214122 江南大学人工智能与计算机学院江苏无锡214122 江苏省模式识别与人工智能工程实验室江苏无锡214122

随着大数据的发展及加密场景的增多,仅以软件运行的加密方式难以满足加密性能的需求;而使用Verilog/VHDL方式实现的FPGA/ASIC加密系统又存在灵活性较差、维护升级困难等问题。针对上述问题,设计并实现了一种基于异构可重构计算的AES算... 详细信息

随着大数据的发展及加密场景的增多,仅以软件运行的加密方式难以满足加密性能的需求;而使用Verilog/VHDL方式实现的FPGA/ASIC加密系统又存在灵活性较差、维护升级困难等问题。针对上述问题,设计并实现了一种基于异构可重构计算的AES算法加密系统,包含了AES算法ECB、CBC、CTR三种主流模式,每种模式实现了128 bit、192 bit、256 bit三种密钥大小的加密。基于FPGA对模块分别进行了硬件加速,同时基于硬件可重构机制实现了不同模式及不同位宽加密模块的动态切换。通过在Intel Stratix 10上实现并验证该系统,实验结果表明:系统中AES-ECB、AES-CTR、AES-CBC吞吐率分别达到116.43 Gbps、60.34 Gbps、4.32 Gbps,ECB模式相比于Intel Xeon E5-2650 V2 CPU和NVIDIA GeForce GTX 1080 GPU分别获得了23.18倍与1.43倍的加速比,整体系统相比纯软件方式的计算加速比达到4.72。

关键词：现场可编程门阵列异构可重构加密算法高级加密标准并行

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基于异构计算平台的NEST类脑仿真器设计与实现

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微电子学与计算机 2022年第7期39卷 54-62页

作者：朱铮皓柴志雷华夏徐聪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

类脑计算领域目前的研究主要聚焦于如何进行高性能且低功耗的大规模类脑仿真.NEST类脑仿真器应用生态完整,可支持大规模仿真并且具有良好的可扩展性,是目前类脑计算领域中应用最为广泛的仿真器.针对NEST仿真器进行大规模仿真时运行速度... 详细信息

类脑计算领域目前的研究主要聚焦于如何进行高性能且低功耗的大规模类脑仿真.NEST类脑仿真器应用生态完整,可支持大规模仿真并且具有良好的可扩展性,是目前类脑计算领域中应用最为广泛的仿真器.针对NEST仿真器进行大规模仿真时运行速度慢、运行功耗高的问题,设计并实现了基于异构计算平台的NEST类脑仿真器.本设计采用硬件加速神经元更新、数据重排序设计、多线程设计、软硬件协同设计等方法优化了系统整体性能,在保证NEST仿真器良好应用生态的同时获得更高的计算能效.通过在Xilinx ZCU102异构计算平台上实现该仿真器,实验结果表明:在对经典的类脑应用皮质层视觉模型进行仿真时,神经元更新部分性能是AMD3600X的11.9倍,PYNQ集群的1.2倍,能效是AMD3600X的57.9倍、PYNQ集群的3.1倍;NEST仿真器整体性能是AMD3600X的2.0倍,PYNQ集群的2.1倍,能效是AMD3600X的10.1倍、PYNQ集群的5.8倍,为基于NEST进行大规模类脑仿真提供了一种更高能效的方式.

关键词： NEST仿真器异构计算平台可编程逻辑门阵列类脑计算软硬件协同优化

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基于OpenCL的HMAC-SHA256算法优化与实现

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计算机与数字工程 2023年第11期51卷 2483-2489页

作者：郑博文聂一柴志雷江南大学物联网工程学院无锡214122 江南大学人工智能与计算机学院无锡214122 江苏省模式识别与计算智能工程实验室无锡214122

HMAC算法作为主流消息认证算法之一,面临着以纯软件方式运行速度慢,以传统的FPGA硬件实现方式更新维护困难的问题。针对上述问题,设计了HMAC-SHA256算法的定制计算架构并基于OpenCL以高层次描述方式进行了实现。具体包括计算路径优化、... 详细信息

HMAC算法作为主流消息认证算法之一,面临着以纯软件方式运行速度慢,以传统的FPGA硬件实现方式更新维护困难的问题。针对上述问题,设计了HMAC-SHA256算法的定制计算架构并基于OpenCL以高层次描述方式进行了实现。具体包括计算路径优化、存储结构与查找表优化、HMAC-SHA256全流水结构设计。基于OpenCL的计算任务分组优化、数据存储优化、数据通道矢量化等手段实现了HMAC-SHA256算法的FPGA定制计算架构。实验结果表明:在Intel Stratix 10 FPGA平台上,所实现的HMAC-SHA256吞吐率达到174.236Gbps,与Intel Core I7-10700 CPU相比,性能提升了656%,能效提升了1514%;与NVIDIA GTX 1650 SUPER GPU相比,性能提升了14%,能效提升了288%。

关键词： FPGA SHA-256 HMAC-SHA256 OpenCL 硬件加速

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基于Vitis AI的语义分割网络加速器研究与实现

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单片机与嵌入式系统应用 2022年第7期22卷 17-20,25页

作者：李慧琳柴志雷江南大学人工智能与计算机学院无锡214122 江苏省模式识别与计算智能工程实验室

本文基于Xilinx Vitis AI对语义分割网络U Net进行网络定点化、深度学习处理单元DPU定制、软硬件协同优化等加速方法,最终在Xilinx ZCU102异构平台上实现了语义分割加速器的设计,在较低的精度损失下降低硬件资源消耗,完成了整个U Net网... 详细信息

本文基于Xilinx Vitis AI对语义分割网络U Net进行网络定点化、深度学习处理单元DPU定制、软硬件协同优化等加速方法,最终在Xilinx ZCU102异构平台上实现了语义分割加速器的设计,在较低的精度损失下降低硬件资源消耗,完成了整个U Net网络的软硬件系统开发。实验结果表明,整个U Net网络硬件加速器的处理帧率可达42 fps,证明了该神经网络加速方案的有效性。

关键词：现场可编程门阵列深度学习处理单元语义分割 Vitis AI 卷积神经网络

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基于FPGA的类脑计算平台通用系统架构设计

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单片机与嵌入式系统应用 2022年第6期22卷 18-21页

作者：朱铮皓华夏徐聪柴志雷江南大学人工智能与计算机学院无锡214122 江苏省模式识别与计算智能工程实验室

目前,类脑计算所面临的最具挑战性的问题之一是如何高性能且低功耗地进行大规模类脑仿真。本文选用应用生态完整、支持大规模仿真的NEST类脑仿真器,针对NEST类脑仿真器可移植性差、仿真速度慢等问题,设计了一种ARM+FPGA的类脑计算平台... 详细信息

目前,类脑计算所面临的最具挑战性的问题之一是如何高性能且低功耗地进行大规模类脑仿真。本文选用应用生态完整、支持大规模仿真的NEST类脑仿真器,针对NEST类脑仿真器可移植性差、仿真速度慢等问题,设计了一种ARM+FPGA的类脑计算平台的通用性系统架构。本设计采用硬件加速神经元计算模块、通用数据传输接口设计、软硬件协同设计等方法提升了NEST类脑仿真器的性能。在3款类脑计算平台上证明了该架构的可行性,为类脑计算平台提供了一种通用解决方案。

关键词：类脑计算脉冲神经网络软硬件协同设计可编程逻辑门阵列

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