Upgrade to Pro
— share decks privately, control downloads, hide ads and more …
Speaker Deck
Features
Speaker Deck
PRO
Sign in
Sign up for free
Search
Search
ニューラルネットの1bit化 / 1bit-neural-network
Search
shun74
July 13, 2022
Programming
0
750
ニューラルネットの1bit化 / 1bit-neural-network
Explanation of what is 1bit neural network .
shun74
July 13, 2022
Tweet
Share
More Decks by shun74
See All by shun74
深度推定モデルの自己教師あり学習/self-supervised-depth
shun74
0
280
GPUでステレオマッチング / Stereo-matching with GPU
shun74
0
680
卒業研究の進め方 / How to preceed with the research
shun74
1
470
Barcode Recognition / pharmacode-decoder
shun74
0
810
Vision Transformer講座 / Vision Transformer Presentation
shun74
1
570
Defocus Map Estimation From a Single Image Based on Two-Parameter Defocus Model / two-parameter-defocus-model
shun74
0
280
理解してほしいVision Transformer / plz-understand-ViT
shun74
0
620
Other Decks in Programming
See All in Programming
dbt Pythonモデルで実現するSnowflake活用術
trsnium
0
270
JAWS Days 2025のインフラ
komakichi
1
270
Boost Performance and Developer Productivity with Jakarta EE 11
ivargrimstad
0
1.1k
CSS Linter による Baseline サポートの仕組み
ryo_manba
1
160
.NET Frameworkでも汎用ホストが使いたい!
tomokusaba
0
210
クリーンアーキテクチャから見る依存の向きの大切さ
shimabox
5
1.1k
React 19アップデートのために必要なこと
uhyo
8
1.6k
Swift Testingのモチベを上げたい
stoticdev
2
190
Learning Kotlin with detekt
inouehi
1
190
Honoのおもしろいミドルウェアをみてみよう
yusukebe
1
240
もう僕は OpenAPI を書きたくない
sgash708
6
1.9k
Django NinjaによるAPI開発の効率化とリプレースの実践
kashewnuts
1
290
Featured
See All Featured
Producing Creativity
orderedlist
PRO
344
40k
Code Reviewing Like a Champion
maltzj
521
39k
[RailsConf 2023 Opening Keynote] The Magic of Rails
eileencodes
28
9.3k
No one is an island. Learnings from fostering a developers community.
thoeni
21
3.2k
Large-scale JavaScript Application Architecture
addyosmani
511
110k
Templates, Plugins, & Blocks: Oh My! Creating the theme that thinks of everything
marktimemedia
30
2.3k
The Cost Of JavaScript in 2023
addyosmani
47
7.4k
Visualization
eitanlees
146
15k
Practical Orchestrator
shlominoach
186
10k
Into the Great Unknown - MozCon
thekraken
35
1.6k
Gamification - CAS2011
davidbonilla
80
5.2k
4 Signs Your Business is Dying
shpigford
183
22k
Transcript
ニューラルネットの1bit化 B4 shun sato
本日のお話 • ニューラルネットとは • ニューラルネットの1bit化 • 1bit化のメリット • FPGAによる爆速化
ニューラルネットとは • 人間のシナプス結合を模倣 • 掛け算足し算をたくさんやる • 出力と答えの誤差を微分して学習 ニューラルネット内の数値表現 • 入力
:float32, int32, uint8… • 重み :float32 • バイアス :float32 • 出力・答え :float32, int32, uint8… シナプス結合 ニューラルネット(多層パーセプトロン)
ニューラルネットの1bit化 内部の表現をいろいろと1bit化する 式: ⇢⇢⇢ 1bit化 重み・活性化関数・正則化などが1bit化可能 ※ここでいう1bitとは{-1, 1}のことです
1bit化のメリット • メモリ大幅削減! float32 ⇢ 1bitでメモリ消費が1/32になる • 計算の単純化 ⇢ 高速化・省電力
• FPGAによる爆速化 (次のスライド) 1bitの掛け算はXNORと同じ ⇢ ALUを使わなくても計算可能 足し算もbit countで高速に処理
FPGAによる爆速化 FPGA = Field Programmable Gate Array (その場で書き換え可能な集積論理回路) ⇠こういうやつ 高位合成でプログラムするのが一般的
HDLでもプログラム可能 LUT(Look up table)を使った高速な計算が可能 浮動小数点演算 :速くて40クロックぐらい LUT+FFによる演算 :数クロック LUTで数値を取り出してFFに入力
FPGAの実験 ⇠ FPGAのみの実験結果 ネットワークの大きさはSFC<LFC<CNVの順番 手元でSFCをGPUで動かしたら9500FPSぐらいだった 1bit+FPGAにすれば約1000倍速(1200万FPS)になる? LUTは回路の面積も小さいので省電力
デメリットもあるよね? • 普通に1bit化すると大幅な精度低下 • ニューラルネットの1bit化について様々な研究が存在 • Binary Connect:BC (CVPR 2015)
https://arxiv.org/abs/1511.00363 NNの重みを1bit化した初のモデル • Binarized Neural Network:BNN (NIPS 2016) https://arxiv.org/abs/1602.02830 BCの活性化関数を1bit化 計算のボトルネックになるBatchNormalizationをシフト演算化 • XNOR-Net (CVPR 2016) https://arxiv.org/abs/1603.05279 BNNの演算に係数をつけて大規模データセットにも対応 畳み込みブロックの順序を変えて精度を向上
参考文献 • ニューラルネット https://sinhrks.hatenablog.com/entry/2014/11/30/192940 • 1bit化とハードウェア https://www.slideshare.net/kentotajiri/ss-77136469 • 演算のクロック数 http://rakasaka.fc2web.com/delphi/numop.html
• FPGAの大手企業 Xilinx https://xilinx.com/