With the fast evolvement of embedded deep-learning computing systems, applications powered by deep learning are moving from the cloud to the edge. When deploying neural networks (NNs) onto the devices under complex environments, there are various types of possible faults: soft errors caused by cosmic radiation and radioactive impurities, voltage instability, aging, temperature variations, and malicious attackers. Thus the safety risk of deploying NNs is now drawing much attention. In this paper, after the analysis of the possible faults in various types of NN accelerators, we formalize and implement various fault models from the algorithmic perspective. We propose Fault-Tolerant Neural Architecture Search (FT-NAS) to automatically discover convolutional neural network (CNN) architectures that are reliable to various faults in nowadays devices. Then we incorporate fault-tolerant training (FTT) in the search process to achieve better results, which is referred to as FTT-NAS. Experiments on CIFAR-10 show that the discovered architectures outperform other manually designed baseline architectures significantly, with comparable or fewer floating-point operations (FLOPs) and parameters. Specifically, with the same fault settings, F-FTT-Net discovered under the feature fault model achieves an accuracy of 86.2% (VS. 68.1% achieved by MobileNet-V2), and W-FTT-Net discovered under the weight fault model achieves an accuracy of 69.6% (VS. 60.8% achieved by ResNet-20). By inspecting the discovered architectures, we find that the operation primitives, the weight quantization range, the capacity of the model, and the connection pattern have influences on the fault resilience capability of NN models.


翻译:随着嵌入式深层计算机系统的快速演化,深学习驱动的应用程序正在从云层向边缘移动。当在复杂环境中将神经网络(NNSs)部署到设备时,可能会出现各种类型的故障:宇宙辐射和放射性杂质造成的软错误、电压不稳定、电压不稳定、衰变、温度变化和恶意攻击者。因此,部署NNS的安全风险正在引起人们的极大注意。在本文中,在对各类NNT加速器的可能故障进行分析之后,我们从算法角度正式确定并实施了各种故障模型。我们提议在安装神经网络(FT-NAS)时,可以自动发现对当今设备的各种故障都可靠的卷动神经网络结构。然后,我们在搜索过程中引入了容错训练(FTT-NAS模型 10) 以FFFFF10模型的形式, 实验显示所发现的结构大大超越了我们所设计的其他基线结构,在可比较或更少的浮动式精度网络结构下实现了60-FTF2的精确度运行(FO-NTF) 的精确性模型和精确度模型的精确度,在FO-FTFlickration1的模型下实现了60-F-ration的精确度结构。

0
下载
关闭预览

相关内容

ACM/IEEE第23届模型驱动工程语言和系统国际会议,是模型驱动软件和系统工程的首要会议系列,由ACM-SIGSOFT和IEEE-TCSE支持组织。自1998年以来,模型涵盖了建模的各个方面,从语言和方法到工具和应用程序。模特的参加者来自不同的背景,包括研究人员、学者、工程师和工业专业人士。MODELS 2019是一个论坛,参与者可以围绕建模和模型驱动的软件和系统交流前沿研究成果和创新实践经验。今年的版本将为建模社区提供进一步推进建模基础的机会,并在网络物理系统、嵌入式系统、社会技术系统、云计算、大数据、机器学习、安全、开源等新兴领域提出建模的创新应用以及可持续性。 官网链接:http://www.modelsconference.org/
剑桥大学《数据科学: 原理与实践》课程,附PPT下载
专知会员服务
49+阅读 · 2021年1月20日
专知会员服务
60+阅读 · 2020年3月19日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
77+阅读 · 2019年10月10日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
103+阅读 · 2019年10月9日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
39+阅读 · 2019年10月9日
计算机 | 中低难度国际会议信息8条
Call4Papers
9+阅读 · 2019年6月19日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
AutoML与轻量模型大列表
专知
8+阅读 · 2019年4月29日
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
15+阅读 · 2019年1月18日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Hierarchical Disentangled Representations
CreateAMind
4+阅读 · 2018年4月15日
计算机类 | 期刊专刊截稿信息9条
Call4Papers
4+阅读 · 2018年1月26日
【学习】Hierarchical Softmax
机器学习研究会
4+阅读 · 2017年8月6日
TResNet: High Performance GPU-Dedicated Architecture
Arxiv
8+阅读 · 2020年3月30日
Neural Architecture Optimization
Arxiv
8+阅读 · 2018年9月5日
VIP会员
相关资讯
计算机 | 中低难度国际会议信息8条
Call4Papers
9+阅读 · 2019年6月19日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
AutoML与轻量模型大列表
专知
8+阅读 · 2019年4月29日
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
15+阅读 · 2019年1月18日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Hierarchical Disentangled Representations
CreateAMind
4+阅读 · 2018年4月15日
计算机类 | 期刊专刊截稿信息9条
Call4Papers
4+阅读 · 2018年1月26日
【学习】Hierarchical Softmax
机器学习研究会
4+阅读 · 2017年8月6日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员