Front-end electronics equipped with high-speed digitizers are being used and proposed for future nuclear detectors. Recent literature reveals that deep learning models, especially one-dimensional convolutional neural networks, are promising when dealing with digital signals from nuclear detectors. Simulations and experiments demonstrate the satisfactory accuracy and additional benefits of neural networks in this area. However, specific hardware accelerating such models for online operations still needs to be studied. In this work, we introduce PulseDL-II, a system-on-chip (SoC) specially designed for applications of event feature (time, energy, etc.) extraction from pulses with deep learning. Based on the previous version, PulseDL-II incorporates a RISC CPU into the system structure for better functional flexibility and integrity. The neural network accelerator in the SoC adopts a three-level (arithmetic unit, processing element, neural network) hierarchical architecture and facilitates parameter optimization of the digital design. Furthermore, we devise a quantization scheme compatible with deep learning frameworks (e.g., TensorFlow) within a selected subset of layer types. We validate the correct operations of PulseDL-II on field programmable gate arrays (FPGA) alone and with an experimental setup comprising a direct digital synthesis (DDS) and analog-to-digital converters (ADC). The proposed system achieved 60 ps time resolution and 0.40% energy resolution at signal to noise ratio (SNR) of 47.4 dB.


翻译:最新文献显示,在处理核探测器的数字信号时,深层学习模型,特别是一维进化神经网络,很有希望。模拟和实验表明,神经网络在这一领域的准确性和额外效益令人满意。然而,仍然需要研究为在线操作加速这种模型的具体硬件。在这项工作中,我们引入了PulseDL-II,一个专门为应用具有深层学习的脉冲从脉冲中提取(时间、能量等)而设计的系统-芯片(SoC)。基于以前的版本,PulseDL-II将一个RISC CPU纳入系统结构,以提高功能灵活性和完整性。但是,SOC的神经网络加速器采用了三级(电离子单元、处理元素、神经网络)等级结构,并便利数字设计的参数优化。此外,我们设计了一个与深度学习框架(例如,TensorFlow)兼容的孔化方案。在选定的60号SDR4的平流式S平流系统(S)中,在单个的SDDFA级平流流流解(S)中,在单个的平流解的平流流流流流流化的S-平流解操作中,我们对地设置了S-SDDFA-C-S-S-S-S-C-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-直流平流平流的平流的平流的平流的平流的平流的平流平流的平流的平流的平流的平流图图。

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神经网络(Neural Networks)是世界上三个最古老的神经建模学会的档案期刊:国际神经网络学会(INNS)、欧洲神经网络学会(ENNS)和日本神经网络学会(JNNS)。神经网络提供了一个论坛,以发展和培育一个国际社会的学者和实践者感兴趣的所有方面的神经网络和相关方法的计算智能。神经网络欢迎高质量论文的提交,有助于全面的神经网络研究,从行为和大脑建模,学习算法,通过数学和计算分析,系统的工程和技术应用,大量使用神经网络的概念和技术。这一独特而广泛的范围促进了生物和技术研究之间的思想交流,并有助于促进对生物启发的计算智能感兴趣的跨学科社区的发展。因此,神经网络编委会代表的专家领域包括心理学,神经生物学,计算机科学,工程,数学,物理。该杂志发表文章、信件和评论以及给编辑的信件、社论、时事、软件调查和专利信息。文章发表在五个部分之一:认知科学,神经科学,学习系统,数学和计算分析、工程和应用。 官网地址:http://dblp.uni-trier.de/db/journals/nn/
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