Thanks to Deep Neural Networks (DNNs), the accuracy of Keyword Spotting (KWS) has made substantial progress. However, as KWS systems are usually implemented on edge devices, energy efficiency becomes a critical requirement besides performance. Here, we take advantage of spiking neural networks' energy efficiency and propose an end-to-end lightweight KWS model. The model consists of two innovative modules: 1) Global-Local Spiking Convolution (GLSC) module and 2) Bottleneck-PLIF module. Compared to the hand-crafted feature extraction methods, the GLSC module achieves speech feature extraction that is sparser, more energy-efficient, and yields better performance. The Bottleneck-PLIF module further processes the signals from GLSC with the aim to achieve higher accuracy with fewer parameters. Extensive experiments are conducted on the Google Speech Commands Dataset (V1 and V2). The results show our method achieves competitive performance among SNN-based KWS models with fewer parameters.


翻译:得益于深度神经网络的发展,关键词检测的准确性已取得显著进步。然而,由于关键词检测系统通常在边缘设备上部署,除性能外,能效成为关键需求。本文利用脉冲神经网络的高能效特性,提出一种端到端的轻量化关键词检测模型。该模型包含两个创新模块:1)全局-局部脉冲卷积模块;2)瓶颈-参数化泄漏积分发放模块。相较于手工特征提取方法,全局-局部脉冲卷积模块实现了更稀疏、更节能且性能更优的语音特征提取。瓶颈-参数化泄漏积分发放模块进一步处理来自全局-局部脉冲卷积模块的信号,旨在以更少的参数实现更高的准确率。我们在Google语音命令数据集(V1和V2版本)上进行了大量实验。结果表明,我们的方法在基于脉冲神经网络的关键词检测模型中,以更少的参数取得了具有竞争力的性能。

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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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