Quantization of foundational models (FMs) is significantly more challenging than traditional DNNs due to the emergence of large magnitude features called outliers. Existing outlier-aware algorithm/architecture co-design techniques either use mixed-precision, retaining outliers at high precision but compromise hardware efficiency, or quantize inliers and outliers at the same precision, improving hardware efficiency at the cost of accuracy. To address this mutual exclusivity, in this paper, we propose MicroScopiQ, a novel co-design technique that leverages pruning to complement outlier-aware quantization. MicroScopiQ retains outliers at higher precision while pruning a certain fraction of least important weights to distribute the additional outlier bits; ensuring high accuracy, aligned memory and hardware efficiency. We design a high-throughput, low overhead accelerator architecture composed of simple multi-precision INT processing elements and a novel network-on-chip called ReCoN that efficiently abstracts the complexity of supporting high-precision outliers. Additionally, unlike existing alternatives, MicroScopiQ does not assume any locality of outlier weights, enabling applicability to a broad range of FMs. Extensive experiments across various quantization settings show that MicroScopiQ achieves SoTA quantization performance while simultaneously improving inference performance by 3x and reducing energy by 2x over existing alternatives.


翻译:基础模型的量化比传统深度神经网络更具挑战性,原因在于会出现称为异常值的大幅值特征。现有的异常值感知算法/架构协同设计技术要么采用混合精度(将异常值保留在高精度但牺牲硬件效率),要么以相同精度量化内点和异常值(以提高硬件效率为代价换取精度损失)。为解决这种互斥性,本文提出MicroScopiQ——一种利用剪枝来补充异常值感知量化的新型协同设计技术。MicroScopiQ将异常值保留在较高精度,同时剪除一定比例最不重要的权重以分配额外的异常值比特位,从而确保高精度、对齐的内存和硬件效率。我们设计了一种高吞吐量、低开销的加速器架构,该架构由简单的多精度INT处理单元和名为ReCoN的新型片上网络组成,能有效抽象支持高精度异常值的复杂性。此外,与现有方案不同,MicroScopiQ不假设异常值权重具有任何局部性,从而可广泛应用于各类基础模型。在各种量化设置下的大量实验表明,MicroScopiQ实现了最先进的量化性能,同时相比现有方案将推理性能提升3倍,能耗降低2倍。

0
下载
关闭预览

相关内容

FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
18+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
4+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
46+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
13+阅读 · 2022年4月30日
Arxiv
16+阅读 · 2019年4月4日
VIP会员
相关VIP内容
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
相关资讯
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
18+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
4+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
46+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员