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Enregistrement W4410614342 · doi:10.1109/tvlsi.2025.3566949

<i>S</i> <sup>3</sup>A-NPU: A High-Performance Hardware Accelerator for Spiking Self-Supervised Learning With Dynamic Adaptive Memory Optimization

2025· article· en· W4410614342 sur OpenAlex

Pourquoi ce travail est dans la base

Une base qui oublie comment elle a trouvé un travail ne peut pas être vérifiée. Voici les voies qui ont admis celui-ci.

aboutLe titre ou le résumé porte un signal canadien du lexique géographique.
no affAucune affiliation canadienne : ce travail est invisible pour une base fondée sur la seule affiliation.
Aucune affiliation canadienne. Une base fondée sur la seule affiliation (le devis habituel) n'aurait jamais vu ce travail. C'est l'un des travaux qui justifient l'inversion de la base.

Notice bibliographique

RevueIEEE Transactions on Very Large Scale Integration (VLSI) Systems · 2025
Typearticle
Langueen
DomaineEngineering
ThématiqueAdvanced Memory and Neural Computing
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesInstitute for Information and Communications Technology PromotionNational Research Foundation of Korea
Mots-clésComputer scienceComputer hardwareComputer architectureArtificial intelligence

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Spiking self-supervised learning (SSL) has become prevalent for low power consumption and low-latency properties, as well as the ability to learn from large quantities of unlabeled data. However, the computational intensity and resource requirements are significant challenges to apply to accelerators. In this article, we propose the scalable, spiking self-supervised learning, streamline optimization accelerator (<inline-formula xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink"> <tex-math notation="LaTeX">$S^{3}$</tex-math> </inline-formula>A)-neural processing unit (NPU), a highly optimized accelerator for spiking SSL models. This architecture minimizes memory access by leveraging input data provided by the user and optimizes computation through the maximization of data reuse. By dynamically optimizing memory based on model characteristics and implementing specialized operations for data preprocessing, which are critical in SSL, computational efficiency can be significantly improved. The parallel processing lanes account for the two encoders in the SSL architecture, combined with a pipelined structure that considers the temporal data accumulation of spiking neural networks (SNNs) to enhance computational efficiency. We evaluate the design on field-programmable gate array (FPGA), where a 16-bit quantized spiking residual network (ResNet) model trained on the Canadian Institute for Advanced Research (CIFAR) and MNIST dataset has top 94.08% accuracy. <inline-formula xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink"> <tex-math notation="LaTeX">$S^{3}$</tex-math> </inline-formula>A-NPU optimization significantly improved computational resource utilization, resulting in a 25% reduction in latency. Moreover, as the first spiking self-supervised accelerator, it demonstrated highly efficient computation compared to existing accelerators, utilizing only 29k look up tables (LUTs) and eight block random access memories (BRAMs). This makes it highly suitable for resource-constrained applications, particularly in the context of spiking SSL models on edge devices. We implemented it on a silicon chip using a 130-nm process design kit (PDK), and the design was less than <inline-formula xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink"> <tex-math notation="LaTeX">$1~\text {cm}^{2}$</tex-math> </inline-formula>.

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.

Prédiction distillée sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesMéta-épidémiologie (sens strict)
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 enseignants0,765
Score d'incertitude au seuil1,000

Scores Codex et Gemma par catégorie

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

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 Opus0,008
Tête enseignante GPT0,210
Écart entre enseignants0,202 · 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