Karatsuba Algorithm Revisited for 2D Convolution Computation Optimization
Notice bibliographique
Résumé
Convolution plays a significant role in many scientific and technological computations, such as artificial intelligence and signal processing. Convolutional computations consist of many dot-product operations (multiplication-accumulation, or MAC), for which the Winograd algorithm is currently the most widely used method to reduce the number of MACs. The Karatsuba algorithm, since its introduction in the 1960s, has been traditionally used as a fast arithmetic method to perform multiplication between large-bit-width operands. It had not been exploited to accelerate 2D convolution computations before. In this paper, we revisited the Karatsuba algorithm and exploited it to reduce the number of MACs in 2D convolutions. The matrices are first segmented into tiles in a divide-and-conquer method, and the resulting submatrices are overlapped to construct the final output matrix. Our analysis and benchmarks have shown that for convolution operations of the same dimensions, the Karatsuba algorithm requires the same number of multiplications but fewer additions as compared with the Winograd algorithm. A pseudocode implementation is also provided to demonstrate the complexity reduction in Karatsuba-based convolution. FPGA implementation of Karatsuba-based convolution also achieves 33.6% LUTs (Look -up Tables) reduction compared with Winograd-based implementation.
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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 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,005 | 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 ».