پديد آورنده :
اميرشاه كرمي، سيدعلي
عنوان :
استنتاج مشاركتي شبكه عصبي عميق روي چند دستگاه لبه با منابع محدود با هدف بهبود سرعت استنتاج
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
هوش مصنوعي و رباتيكز
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
پانزده، 69ص. : مصور، جدول، نمودار
توصيفگر ها :
شبكههاي عصبي عميق , استنتاج مشاركتي , دستگاههاي لبه , هوش مصنوعي , تقسيمبندي داده
تاريخ ورود اطلاعات :
1403/09/17
رشته تحصيلي :
مهندسي كامپيوتر
دانشكده :
مهندسي برق و كامپيوتر
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1403/09/18
چكيده فارسي :
با پيشرفتهاي اخير در حوزه هوش مصنوعي و بينايي ماشين، شبكههاي عصبي عميق به عنوان يكي از ابزارهاي قدرتمند براي بهبود عملكرد سيستمهاي پيچيده از جمله تشخيص تصوير و ويدئو به كار گرفته شدهاند. اين فناوريها امكان پيادهسازي سيستمهايي نظير تشخيص چهره، ناوبري خودروهاي خودران، و پردازش زبان طبيعي را فراهم كردهاند. با اين حال، اجراي استنتاج در شبكههاي عصبي عميق نيازمند منابع محاسباتي بالايي است كه اين امر در دستگاههاي لبه با منابع محدود چالشبرانگيز ميباشد. اين پژوهش به معرفي و ارزيابي يك روش استنتاج مشاركتي شبكههاي عصبي كانولوشني در چندين دستگاه لبه ميپردازد كه هدف آن افزايش سرعت استنتاج در عين حفظ دقت مدل، با در نظر گرفتن محدوديتهاي سختافزاري دستگاههاي لبه است. شبكههاي عصبي كانولوشني نوع خاصي از شبكههاي عصبي عميق هستند كه بيشتر در كاربردهاي مربوط به پردازش تصوير مورد استفاده قرار ميگيرند.
روش پيشنهادي در اين پژوهش، شامل تقسيمبندي داده ورودي شبكه عصبي و توزيع محاسبات ميان چندين دستگاه لبه ميباشد. اين تقسيمبندي با هدف كاهش مصرف منابع و افزايش سرعت پردازش انجام ميگيرد. يكي از نوآوريهاي اين پژوهش، پيادهسازي امكان اجراي لايههاي ادغام به صورت موازي در دستگاهها به جاي انجام اين عمليات به صورت متمركز روي يك دستگاه ميباشد. اين تغيير در ساختار پردازشي منجر به كاهش نياز به تجميع خروجيها در دستگاه اصلي و در نتيجه افزايش قابل توجهي در سرعت استنتاج ميشود.
نتايج آزمايشها نشان ميدهد كه روش پيشنهادي توانسته است با كاهش تأخير استنتاج و افزايش كارايي، عملكرد بهتري نسبت به روشهاي سنتي و مشابه ارائه دهد. اين روش نسبت به روش هاي مشابه، با حفظ دقت، سرعت استنتاج را به طور متوسط 30 درصد افزايش داده است. اين بهبودها ميتواند در كاربردهاي گوناگوني مانند سامانههاي نظارتي، اينترنت اشياء، و سيستمهاي هوشمند نظير خودروهاي خودران، تأثير بسزايي داشته باشد.
چكيده انگليسي :
Recent advancements in artificial intelligence and computer vision have positioned deep neural networks (DNNs) as powerful tools for improving the performance of complex systems, such as image and video recognition. These technologies enable the implementation of sophisticated systems like facial recognition, autonomous vehicle navigation, and natural language processing. However, the inference process in DNNs requires significant computational resources, presenting challenges when deployed on edge devices with limited resources. This thesis introduces and evaluates a collaborative inference method based on CNNs (Convolutional Neural Networks) across multiple edge devices, aiming to enhance inference speed while maintaining model accuracy, all within the constraints of the limited hardware resources of edge devices. CNNs are a type of DNNs that are usually used in image processing applications.
The proposed method involves partitioning of the input data of neural network model and distributing the computational tasks across several edge devices. This partitioning is designed to reduce resource consumption and improve processing speed. A key innovation in this research is the parallel implementation of pooling layers across devices, rather than performing these operations centrally. This adjustment in the processing structure significantly reduces the need to aggregate outputs at a central device, thereby markedly increasing inference speed.
Experimental results demonstrate that the proposed method achieves substantial improvements in inference speed and overall efficiency compared to traditional and similar approaches. This method, compared to similar approaches, has increased inference speed by an average of 30% while maintaining model accuracy. These advancements have significant implications for a wide range of applications, including surveillance systems, the Internet of Things (IoT), and intelligent systems such as autonomous vehicles.
استاد راهنما :
مسعودرضا هاشمي
استاد داور :
امير خورسندي كوهانستاني , سمانه حسيني