Low latency, high throughput inference on Convolution Neural Networks (CNNs) remains a challenge, especially for applications requiring large input or large kernel sizes. 4F optics provides a solution to accelerate CNNs by converting convolutions into Fourier-domain point-wise multiplications that are computationally 'free' in optical domain. However, existing 4F CNN systems suffer from the all-positive sensor readout issue which makes the implementation of a multi-channel, multi-layer CNN not scalable or even impractical. In this paper we propose a simple channel tiling scheme for 4F CNN systems that utilizes the high resolution of 4F system to perform channel summation inherently in optical domain before sensor detection, so the outputs of different channels can be correctly accumulated. Compared to state of the art, channel tiling gives similar accuracy, significantly better robustness to sensing quantization (33\% improvement in required sensing precision) error and noise (10dB reduction in tolerable sensing noise), 0.5X total filters required, 10-50X+ throughput improvement and as much as 3X reduction in required output camera resolution/bandwidth. Not requiring any additional optical hardware, the proposed channel tiling approach addresses an important throughput and precision bottleneck of high-speed, massively-parallel optical 4F computing systems.


翻译:4F光学为加速有线电视新闻网提供了一种解决办法,通过将连接转换成光域中“无”的Fourier-Doal-don-wides 倍增法来加速有线电视新闻网。然而,现有的4F有线电视网系统受到所有积极感应读出问题的困扰,这使得执行多通道、多层有线电视新闻网无法缩放甚至不切实际的多频道、多层有线电视新闻网系统。在本文件中,我们提议为4F有线电视网系统制定一个简单的频道平铺办法,利用4F系统的高分辨率在传感器探测前进行光学域内固有的频道加码,从而可以正确累积不同频道的输出。与艺术状况相比,频道加压的精度相似,在感测四级化(需要的感测精度改进33个)错误和噪音(减少可感应感应感应的噪音10DB)、需要的过滤器总数为0.5X,1050X+过量改进,并且要求通过光学域网域进行3X式光学域域网路的大规模削减,要求通过甚高的光频光路的光学分辨率分辨率分辨率分辨率分辨率分辨率分辨率/波。

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