The development of neural networks is evolving towards the adoption of transformer structures with attention modules. Hence, active research focused on extending the concept of lightweight neural network algorithms and hardware acceleration is being conducted for the transition from conventional convolutional neural networks to transformer-based networks. We present a survey of state-of-the-art research on lightweight neural network algorithms and hardware architectures to reduce memory usage and accelerate both inference and training. To describe the corresponding trends, we review recent studies on token pruning, quantization, and architecture tuning for the vision transformer. In addition, we present a hardware architecture that incorporates lightweight algorithms into artificial intelligence processors to accelerate processing.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제11권4호
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pp.1931-1953
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2017
The reverse skyline query plays an important role in information searching applications. This paper deals with continuous reverse skyline queries in sensor networks, which retrieves reverse skylines as well as the set of nodes that reported them for continuous sampling epochs. Designing an energy-efficient approach to answer continuous reverse skyline queries is non-trivial because the reverse skyline query is not decomposable and a huge number of unqualified nodes need to report their sensor readings. In this paper, we develop a new algorithm that avoids transmission of updates from nodes that cannot influence the reverse skyline. We propose a data mapping scheme to estimate sensor readings and determine their dominance relationships without having to know the true values. We also theoretically analyze the properties for reverse skyline computation, and propose efficient pruning techniques while guaranteeing the correctness of the answer. An extensive experimental evaluation demonstrates the efficiency of our approach.
In route guidance systems fastest-path routing has typically been adopted because of its simplicity. However, empirical studies on route choice behavior have shown that drivers use numerous criteria in choosing a route. The objective of this study is to develop computationally efficient algorithms for identifying a manageable subset of the nondominated (i.e. Pareto optimal) paths for real-time vehicle routing which reflect the drivers' preferences and route choice behaviors. We propose two pruning algorithms that reduce the search area based on a context-dependent linear utility function and thus reduce the computation time. The basic notion of the proposed approach is that ⅰ) enumerating all nondominated paths is computationally too expensive, ⅱ) obtaining a stable mathematical representation of the drivers' utility function is theoretically difficult and impractical, and ⅲ) obtaining optimal path given a nonlinear utility function is a NP-hard problem. Consequently, a heuristic two-stage strategy which identifies multiple routes and then select the near-optimal path may be effective and practical. As the first stage, we utilize the relaxation based pruning technique based on an entropy model to recognize and discard most of the nondominated paths that do not reflect the drivers' preference and/or the context-dependency of the preference. In addition, to make sure that paths identified are dissimilar in terms of links used, the number of shared links between routes is limited. We test the proposed algorithms in a large real-life traffic network and show that the algorithms reduce CPU time significantly compared with conventional multi-criteria shortest path algorithms while the attributes of the routes identified reflect drivers' preferences and generic route choice behaviors well.
신경망 모델에 기반한 TAM 네트워크는 특별히 패턴분석에 효과적인 모델이다. TAM 네트워크는 입력층, 카테고리층, 출력층으로 구성되어 있다. 입력 및 출력 데이터에 대한 퍼지룰은 TAM 네트워크에서 얻어진다. 각 층에서 링크와 노드를 감소하기 위한 3가지의 프루닝룰을 사용하는 TAM 네크워크를 퍼지 TAM 네트워크라고 한다. 본 논문에서는 퍼지 TAM 네트워크를 조직리더에 대한 리더십 유형의 패턴분석에 적용하고 그 유용성을 보인다. 여기서, 입력층의 평가기준은 이고그램의 성격유형 관련변수의 값이고, 출력층의 목표값은 에니어그램의 성격유형과 관련된 리더십이다.
생물학적으로 동기가 되는 신경망 모델에 기반한 TAM 네트워크는 특별히 패턴분석에 효과적인 모델이다. TAM 네트워크는 입력층, 카테고리층, 출력층으로 구성되어 있다. 입력 및 출력 데이터에 대한 퍼지룰은 TAM 네트워크에서 얻어진다. 각 층에서 링크와 노드를 감소하기 위한 3가지의 프루닝룰을 사용하는 TAM 네트워크를 퍼지 TAM 네트워크라고 한다. 본 논문에서는 퍼지 TAM 네트워크를 건설협력업체의 핵심역량모델의 패턴분석에 적용하고 그 유용성을 보인다.
A fully connected Artificial Neural Network (ANN) contains many connections. Compared to the pruned ANN with fewer connections, the fully connected ANN takes longer time to produce solutions end may not provide appropriate solutions to new unseen date. Therefore, by reducing the sloe of ANN, we can overcome the overfitting problem and increase the computing speed. In this research, we reduced the size of ANN by destroying the connections. In other words, we investigated the performance change of the reduced ANN by systematically destroying the connections. Then we found the acceptable level of connection-destruction on which the resulting ANN Performs as well as the original fully connected ANN. In the previous researches on the sloe reduction of ANN, the reduced ANN had to be retrained every time some connections were eliminated. Therefore, It tool lolly time to obtain the reduced ANN. In this research, however, we provide the acceptable level of connection-destruction according to the size of the fully connected ANN. Therefore, by applying the acceptable level of connection-destruction to the fully connected ANN without any retraining, the reduced ANN can be obtained efficiently.
Purpose: The purpose of this study was to identify human papillomavirus (HPV) vaccination research trends by visualizing a keyword network. Methods: Articles about HPV vaccination were retrieved from the PubMed and Web of Science databases. A total of 1,448 articles published in 2006~2016 were selected. Keywords from the abstracts of these articles were extracted using the text mining program WordStat and standardized for analysis. Sixty-four keywords out of 287 were finally chosen after pruning. Social network analysis using NetMiner was applied to analyze the whole keyword network and the betweenness centrality of the network. Results: According to the results of the social network analysis, the central keywords with high betweenness centrality included "health education", "health personnel", "parents", "uptake", "knowledge", and "health promotion". Conclusion: To increase the uptake of HPV vaccination, health personnel should provide health education and vaccine promotion for parents and adolescents. Using social media, governmental organizations can offer accurate information that is easily accessible. School-based education will also be helpful.
뇌공학 분야에서 개발된 연상기억의 능력을 가지는 Hopfield 신경망을 구성하고, 신경정신질환 중에서 시냅스의 손실과 관련이 되어서 생기는 치매와 일부 정신분열증의 모델로 변형시키기 위하여 인공신경망의 시냅스를 Hoffman의 시냅스 제거법칙과 무작위 방법에 따라 제거하면서, 그에 따른 기억능력의 변화를 관찰하였다. 구성된 컴퓨터모델에서 기억능력의 저하는 시냅스의 감소가 상당히 진행되어야 나타났으며, Hoffman의 시냅스 제거법칙에 따랐을 때는 80% 제거를 기점으로 급격하게 나타났으며, 무작위 제거시는 더 적은 시냅스 제거율인 40% 제거 때부터 점진적으로 나타나는 양상을 보였다. 컴퓨터 모델의 기억력저하 양상이 실제환자에서 관찰되는 기억력저하 양상을 설명할 수 있기 위해서는 증상이 발현되는 시점의 시냅스 소실의 정도는 얼마나 되는지, 또한 시냅스의 소실은 어떤 규칙에 의해 일어나는지 아니면 무작위로 일어나는지에 관한 생물학적 실험의 필요성이 부각되었다. 이와 같이 컴퓨터모델을 이용하여 모의실험을 하고 연구의 방향을 잡은 후에 생물학적 실험으로 검증해 나간다면, 매우 효율적인 이론과 실험의 공조체제를 이루어 신경정신질환의 이해를 도울 수 있을 것이다.
In the context of multi-protocol label switching (MPLS) traffic engineering, this paper proposes a scalable constraintbased shortest path first (CSPF) routing algorithm with multiple QoS metrics. This algorithm, called the multiple constraint-based shortest path first (M_CSPF) algorithm, provides an optimal route for setting up a label switched path (LSP) that meets bandwidth and end-to-end delay constraints. In order to maximize the LSP accommodation probability, we propose a link weight computation algorithm to assign the link weight while taking into account the future traffic load and link interference and adopting the concept of a critical link from the minimum interference routing algorithm. In addition, we propose a bounded order assignment algorithm (BOAA) that assigns the appropriate order to the node and link, taking into account the delay constraint and hop count. In particular, BOAA is designed to achieve fast LSP route computation by pruning any portion of the network topology that exceeds the end-to-end delay constraint in the process of traversing the network topology. To clarify the M_CSPF and the existing CSPF routing algorithms, this paper evaluates them from the perspectives of network resource utilization efficiency, end-to-end quality, LSP rejection probability, and LSP route computation performance under various network topologies and conditions.
CNN 기반 인공신경망은 영상 분류, 객체 인식, 화질 개선 등 다양한 분야에서 뛰어난 성능을 보이고 있다. 그러나, 많은 응용에서 딥러닝(Deep Learning) 모델의 복잡도 및 연산량이 방대해짐에 따라 IoT 기기 및 모바일 환경에 적용하기에는 제한이 따른다. 따라서 기존 딥러닝 모델의 성능을 유지하면서 모델 크기를 줄이는 인공신경망 압축 기법이 연구되고 있다. 본 논문에서는 인공신경망 압축기법을 통하여 원본 CNN 모델을 압축하고, 압축된 모델을 임베디드 시스템 환경에서 그 성능을 검증한다. 성능 검증을 위해 인공지능 지원 맞춤형 칩인 QCS605를 내장한 임베디드 보드에서 카메라로 입력한 영상에 대해서 원 CNN 모델과 압축 CNN 모델의 분류성능과 추론시간을 비교 분석한다. 본 논문에서는 이미지 분류 CNN 모델인 MobileNetV2, ResNet50 및 VGG-16에 가지치기(pruning) 및 행렬분해의 인공신경망 압축 기법을 적용하였고, 실험결과에서 압축된 모델이 원본 모델 분류 성능 대비 2% 미만의 손실에서 모델의 크기를 1.3 ~ 11.2배로 압축했을 뿐만 아니라 보드에서 추론시간과 메모리 소모량을 각각 1.2 ~ 2.1배, 1.2 ~ 3.8배 감소함을 확인했다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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