This letter introduces an energy-efficient pull-based data collection framework for Internet of Things (IoT) devices that use Tiny Machine Learning (TinyML) to interpret data queries. A TinyML model is transmitted from the edge server to the IoT devices. The devices employ the model to facilitate the subsequent semantic queries. This reduces the transmission of irrelevant data, but receiving the ML model and its processing at the IoT devices consume additional energy. We consider the specific instance of image retrieval in a single device scenario and investigate the gain brought by the proposed scheme in terms of energy efficiency and retrieval accuracy, while considering the cost of computation and communication, as well as memory constraints. Numerical evaluation shows that, compared to a baseline scheme, the proposed scheme reaches up to 67% energy reduction under the accuracy constraint when many images are stored. Although focused on image retrieval, our analysis is indicative of a broader set of communication scenarios in which the preemptive transmission of an ML model can increase communication efficiency.


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从20世纪70年代开始,有关图像检索的研究就已开始,当时主要是基于文本的图像检索技术(Text-based Image Retrieval,简称TBIR),利用文本描述的方式描述图像的特征,如绘画作品的作者、年代、流派、尺寸等。到90年代以后,出现了对图像的内容语义,如图像的颜色、纹理、布局等进行分析和检索的图像检索技术,即基于内容的图像检索(Content-based Image Retrieval,简称CBIR)技术。CBIR属于基于内容检索(Content-based Retrieval,简称CBR)的一种,CBR中还包括对动态视频、音频等其它形式多媒体信息的检索技术。

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