Due to the high activation sparsity and use of accumulates (AC) instead of expensive multiply-and-accumulates (MAC), neuromorphic spiking neural networks (SNNs) have emerged as a promising low-power alternative to traditional DNNs for several computer vision (CV) applications. However, most existing SNNs require multiple time steps for acceptable inference accuracy, hindering real-time deployment and increasing spiking activity and, consequently, energy consumption. Recent works proposed direct encoding that directly feeds the analog pixel values in the first layer of the SNN in order to significantly reduce the number of time steps. Although the overhead for the first layer MACs with direct encoding is negligible for deep SNNs and the CV processing is efficient using SNNs, the data transfer between the image sensors and the downstream processing costs significant bandwidth and may dominate the total energy. To mitigate this concern, we propose an in-sensor computing hardware-software co-design framework for SNNs targeting image recognition tasks. Our approach reduces the bandwidth between sensing and processing by 12-96x and the resulting total energy by 2.32x compared to traditional CV processing, with a 3.8% reduction in accuracy on ImageNet.


翻译:由于高活性聚变和使用积聚(AC),而不是昂贵的倍数和累积(MAC),神经形态神经系统螺旋网络(SNNs)已成为一些计算机视像(CV)应用程序中传统DNNs的一种有希望的低功率替代功能,但是,大多数现有的SNNS要求用多个时间步骤进行可接受的推导准确度,妨碍实时部署和增加蒸发活动,从而导致能源消耗。最近的工作提议直接编码,直接为SNN第一层的模拟像素值提供素值,以便大大减少时间步骤的数量。虽然对深层SNNS和CV处理而言,第一个层直接编码的MACs的间接费用微不足道,使用SNNPs, CV处理的效率是微不足道的,但图像传感器和下游处理之间的数据传输需要大量带宽度,并可能控制总能量。为了减轻这一关切,我们提议为SNNWs提供一种以图像识别任务为目标的计算机硬件-软件共同设计框架。我们的方法将遥感和处理之间的带宽度减少了12-96x,而结果的精度减少了3.32x的图像处理的精度,比3.8x降低了3.8的精度。

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