ZOBNN: Zero-Overhead Dependable Design of Binary Neural Networks with Deliberately Quantized Parameters
Notice bibliographique
Résumé
Low-precision weights and activations in deep neural networks (DNNs) outperform their full-precision counterparts in terms of hardware efficiency. When implemented with low-precision operations, specifically in the extreme case where network parameters are binarized (i.e. BNNs), the two most frequently mentioned benefits of quantization are reduced memory consumption and a faster inference process. In this paper, we introduce a third advantage of very low-precision neural networks: improved fault-tolerance attribute. We investigate the impact of memory faults on state-of-the-art binary neural networks (BNNs) through comprehensive analysis. Despite the inclusion of floating-point parameters in BNN architectures to improve accuracy, our findings reveal that BNNs are highly sensitive to deviations in these parameters caused by memory faults. In light of this crucial finding, we propose a technique to improve BNN dependability by restricting the range of float parameters through a novel deliberately uniform quantization. The introduced quantization technique results in a reduction in the proportion of floating-point parameters utilized in the BNN, without incurring any additional computational overheads during the inference stage. The extensive experimental fault simulation on the proposed BNN architecture (i.e. ZOBNN) reveal a remarkable 5X enhancement in robustness compared to conventional floating-point DNN. Notably, this improvement is achieved without incurring any computational overhead. Crucially, this enhancement comes without computational overhead. \ToolName~excels in critical edge applications characterized by limited computational resources, prioritizing both dependability and real-time performance.
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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 | 0,000 | 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) | 0,003 | 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 ».