Quantization and Deployment of Deep Neural Networks on Microcontrollers
Notice bibliographique
Résumé
Embedding Artificial Intelligence onto low-power devices is a challenging task that has been partly overcome with recent advances in machine learning and hardware design. Presently, deep neural networks can be deployed on embedded targets to perform different tasks such as speech recognition, object detection or Human Activity Recognition. However, there is still room for optimization of deep neural networks onto embedded devices. These optimizations mainly address power consumption, memory and real-time constraints, but also an easier deployment at the edge. Moreover, there is still a need for a better understanding of what can be achieved for different use cases. This work focuses on quantization and deployment of deep neural networks onto low-power 32-bit microcontrollers. The quantization methods, relevant in the context of an embedded execution onto a microcontroller, are first outlined. Then, a new framework for end-to-end deep neural networks training, quantization and deployment is presented. This framework, called MicroAI, is designed as an alternative to existing inference engines (TensorFlow Lite for Microcontrollers and STM32Cube.AI). Our framework can indeed be easily adjusted and/or extended for specific use cases. Execution using single precision 32-bit floating-point as well as fixed-point on 8- and 16 bits integers are supported. The proposed quantization method is evaluated with three different datasets (UCI-HAR, Spoken MNIST and GTSRB). Finally, a comparison study between MicroAI and both existing embedded inference engines is provided in terms of memory and power efficiency. On-device evaluation is done using ARM Cortex-M4F-based microcontrollers (Ambiq Apollo3 and STM32L452RE).
Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.
Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,008 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».