Autonomous vehicles (AV) are expected to revolutionize transportation and improve road safety significantly. However, these benefits do not come without cost; AVs require large Deep-Learning (DL) models and powerful hardware platforms to operate reliably in real-time, requiring between several hundred watts to one kilowatt of power. This power consumption can dramatically reduce vehicles' driving range and affect emissions. To address this problem, we propose SAGE: a methodology for selectively offloading the key energy-consuming modules of DL architectures to the cloud to optimize edge energy usage while meeting real-time latency constraints. Furthermore, we leverage Head Network Distillation (HND) to introduce efficient bottlenecks within the DL architecture in order to minimize the network overhead costs of offloading with almost no degradation in the model's performance. We evaluate SAGE using an Nvidia Jetson TX2 and an industry-standard Nvidia Drive PX2 as the AV edge devices and demonstrate that our offloading strategy is practical for a wide range of DL models and internet connection bandwidths on 3G, 4G LTE, and WiFi technologies. Compared to edge-only computation, SAGE reduces energy consumption by an average of 36.13%, 47.07%, and 55.66% for an AV with one low-resolution camera, one high-resolution camera, and three high-resolution cameras, respectively. SAGE also reduces upload data size by up to 98.40% compared to direct camera offloading.


翻译:预计自治车辆(AV)将革命交通并大大改善道路安全。然而,这些好处并非没有成本;AV需要大型深学习模型和强大的硬件平台才能实时可靠地运行,需要几百瓦到1千瓦的电力。这种电力消耗可以大大减少车辆的驾驶范围并影响排放。为解决这一问题,我们提议SAG:将DL结构的关键耗能模块有选择地卸载至云层以优化边缘能源使用,同时满足实时悬浮限制。此外,我们利用总部网络蒸馏(HND)在DL架构内引入高效瓶颈,以最大限度地减少在模型性能几乎没有退化的情况下卸载的网络间接费用。我们用Nvidia Jetson TX2和工业标准Nvidia驱动器作为AV边缘设备来评估SAGE2,并表明我们从DL模型和互联网连接3G、4G LTE和WiFI的宽距宽度宽度, 将AGEAV的低分辨率和低分辨率分别降低AV的分辨率和高分辨率。

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