Tiny Machine Learning (TML) is a new research area whose goal is to design machine and deep learning techniques able to operate in Embedded Systems and IoT units, hence satisfying the severe technological constraints on memory, computation, and energy characterizing these pervasive devices. Interestingly, the related literature mainly focused on reducing the computational and memory demand of the inference phase of machine and deep learning models. At the same time, the training is typically assumed to be carried out in Cloud or edge computing systems (due to the larger memory and computational requirements). This assumption results in TML solutions that might become obsolete when the process generating the data is affected by concept drift (e.g., due to periodicity or seasonality effect, faults or malfunctioning affecting sensors or actuators, or changes in the users' behavior), a common situation in real-world application scenarios. For the first time in the literature, this paper introduces a Tiny Machine Learning for Concept Drift (TML-CD) solution based on deep learning feature extractors and a k-nearest neighbors classifier integrating a hybrid adaptation module able to deal with concept drift affecting the data-generating process. This adaptation module continuously updates (in a passive way) the knowledge base of TML-CD and, at the same time, employs a Change Detection Test to inspect for changes (in an active way) to quickly adapt to concept drift by removing the obsolete knowledge. Experimental results on both image and audio benchmarks show the effectiveness of the proposed solution, whilst the porting of TML-CD on three off-the-shelf micro-controller units shows the feasibility of what is proposed in real-world pervasive systems.


翻译:小型机器学习(TML)是一个新的研究领域,目标是设计机器和深层学习技术,以便能够在嵌入式系统和IoT单元中运行,从而满足这些普遍装置在记忆、计算和能量方面的严重技术限制,有趣的是,相关文献主要侧重于减少机器和深层学习模型的推论阶段的计算和记忆需求。与此同时,培训通常假定在云或边端计算系统中进行(由于更大的记忆和计算要求)。这一假设的结果是,当生成数据的过程受到概念漂移的影响(例如,由于周期或季节性效应、故障或故障影响传感器或动作器或用户行为的变化),从而可能过时的TML解决方案。在文献中首次提出“Tuld Drift(TML-CD) 概念的小型机器学习”解决方案,在深层学习特性提取器和计算中,K-更近距离的分类器将一个混合的适应模块整合成一个混合的模块,能够处理T-CD的周期性适应过程的概念流动过程,在移动的轨道上持续地展示了T-移动的移动过程。

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机器学习(Machine Learning)是一个研究计算学习方法的国际论坛。该杂志发表文章,报告广泛的学习方法应用于各种学习问题的实质性结果。该杂志的特色论文描述研究的问题和方法,应用研究和研究方法的问题。有关学习问题或方法的论文通过实证研究、理论分析或与心理现象的比较提供了坚实的支持。应用论文展示了如何应用学习方法来解决重要的应用问题。研究方法论文改进了机器学习的研究方法。所有的论文都以其他研究人员可以验证或复制的方式描述了支持证据。论文还详细说明了学习的组成部分,并讨论了关于知识表示和性能任务的假设。 官网地址:http://dblp.uni-trier.de/db/journals/ml/
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