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Enregistrement W3181535323 · doi:10.3390/electronics10141614

Communication Failure Resilient Distributed Neural Network for Edge Devices

2021· article· en· W3181535323 sur OpenAlexaboutno aff
J. Jeong, Jongsung Park, Hoeseok Yang

Notice bibliographique

RevueElectronics · 2021
Typearticle
Langueen
DomaineEngineering
ThématiqueAdvanced Memory and Neural Computing
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesDefense Acquisition Program AdministrationAgency for Defense Development
Mots-clésComputer scienceDistributed computingRedundancy (engineering)Artificial neural networkOverhead (engineering)Edge deviceFault toleranceEnhanced Data Rates for GSM EvolutionTelecommunications networkComputer networkArtificial intelligence

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Recently, the necessity to run high-performance neural networks (NN) is increasing even in resource-constrained embedded systems such as wearable devices. However, due to the high computational and memory requirements of the NN applications, it is typically infeasible to execute them on a single device. Instead, it has been proposed to run a single NN application cooperatively on top of multiple devices, a so-called distributed neural network. In the distributed neural network, workloads of a single big NN application are distributed over multiple tiny devices. While the computation overhead could effectively be alleviated by this approach, the existing distributed NN techniques, such as MoDNN, still suffer from large traffics between the devices and vulnerability to communication failures. In order to get rid of such big communication overheads, a knowledge distillation based distributed NN, called Network of Neural Networks (NoNN), was proposed, which partitions the filters in the final convolutional layer of the original NN into multiple independent subsets and derives smaller NNs out of each subset. However, NoNN also has limitations in that the partitioning result may be unbalanced and it considerably compromises the correlation between filters in the original NN, which may result in an unacceptable accuracy degradation in case of communication failure. In this paper, in order to overcome these issues, we propose to enhance the partitioning strategy of NoNN in two aspects. First, we enhance the redundancy of the filters that are used to derive multiple smaller NNs by means of averaging to increase the immunity of the distributed NN to communication failure. Second, we propose a novel partitioning technique, modified from Eigenvector-based partitioning, to preserve the correlation between filters as much as possible while keeping the consistent number of filters distributed to each device. Throughout extensive experiments with the CIFAR-100 (Canadian Institute For Advanced Research-100) dataset, it has been observed that the proposed approach maintains high inference accuracy (over 70%, 1.53× improvement over the state-of-the-art approach), on average, even when a half of eight devices in a distributed NN fail to deliver their partial inference results.

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 enseignants

Ni 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.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,001
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,005
Score d'incertitude au seuil0,010

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,001
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,000
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,000

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.

Tête enseignante Opus0,011
Tête enseignante GPT0,243
Écart entre enseignants0,232 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_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 découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations3
Publié2021
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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