Data reduction through optimized scalar quantization for more compact neural networks
Notice bibliographique
Résumé
Raw data generation for several existing and planned large physics experiments now exceeds TB/s rates, generating untenable data sets in very little time. Those data often demonstrate high dimensionality while containing limited information. Meanwhile, Machine Learning algorithms are now becoming an essential part of data processing and data analysis. Those algorithms can be used offline for post processing and post data analysis, or they can be used online for real time processing providing ultra low latency experiment monitoring. Both use cases would benefit from data throughput reduction while preserving relevant information: one by reducing the offline storage requirements by several orders of magnitude and the other by allowing ultra fast online inferencing with low complexity Machine Learning models. Moreover, reducing the data source throughput also reduces material cost, power and data management requirements. In this work we demonstrate optimized nonuniform scalar quantization for data source reduction. This data reduction allows lower dimensional representations while preserving the relevant information of the data, thus enabling high accuracy Tiny Machine Learning classifier models for online fast inferences. We demonstrate this approach with an initial proof of concept targeting the CookieBox, an array of electron spectrometers used for angular streaking, that was developed for LCLS-II as an online beam diagnostic tool. We used the Lloyd-Max algorithm with the CookieBox dataset to design an optimized nonuniform scalar quantizer. Optimized quantization lets us reduce input data volume by 69% with no significant impact on inference accuracy. When we tolerate a 2% loss on inference accuracy, we achieved 81% of input data reduction. Finally, the change from a 7-bit to a 3-bit input data quantization reduces our neural network size by 38%.
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 | 0,001 | 0,004 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,002 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,004 | 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 ».