Due to edge device resource constraints and different characteristics of deep neural network (DNN) models, it is a big challenge to optimize DNN inference performance in terms of energy consumption and inference latency on edge devices. In addition to the dynamic voltage frequency scaling (DVFS) technique, the edge-cloud architecture provides a collaborative approach to efficient DNN inference. However, current edge-cloud collaborative inference methods have not optimized various compute resources on edge devices. Thus, we propose DVFO, a novel DVFS-enabled edge-cloud collaborative inference framework, which jointly optimize DVFS and offloading parameters via deep reinforcement learning (DRL). Specifically, DVFO automatically co-optimizes 1) CPU, GPU and memory frequencies of edge devices, and 2) feature maps to be offloaded to cloud servers. In addition, it leverages a thinking-while-moving concurrent mechanism to accelerate the DRL learning process, and a spatialchannel attention mechanism to extract DNN feature maps of secondary importance for workload offloading. This approach improves energy efficiency and inference latency for different DNN models under various edge-cloud network conditions. Experimental results on different datasets show that DVFO reduces the average energy consumption by 33% compared to state-of-the-art schemes. Moreover, DVFO achieves up to 54% end-to-end inference latency reduction.


翻译:由于边缘设备资源受限以及深度神经网络(DNN)模型的不同特性,在边缘设备上优化DNN推理的能耗和推理延迟已成为一项重大挑战。除动态电压频率缩放(DVFS)技术外,边缘-云架构为高效DNN推理提供了一种协作方法。然而,现有的边缘-云协作推理方法未能对边缘设备上的各类计算资源进行全面优化。为此,我们提出DVFO——一种新型支持DVFS的边缘-云协作推理框架,该框架通过深度强化学习(DRL)联合优化DVFS与卸载参数。具体而言,DVFO自动协同优化:1) 边缘设备的CPU、GPU与内存频率;2) 需卸载至云服务器的特征图。此外,框架采用"边思考边移动"并发机制加速DRL学习过程,并利用空间-通道注意力机制提取DNN中次重要特征图用于工作负载卸载。该方法能在不同边缘-云网络条件下,提升不同DNN模型的能效并降低推理延迟。基于不同数据集的实验结果表明,与现有最优方案相比,DVFO使平均能耗降低33%,端到端推理延迟最高减少54%。

0
下载
关闭预览

相关内容

【2022新书】高效深度学习,Efficient Deep Learning Book
专知会员服务
128+阅读 · 2022年4月21日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
78+阅读 · 2019年10月10日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
105+阅读 · 2019年10月9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
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
ICLR2019最佳论文出炉
专知
12+阅读 · 2019年5月6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
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
AI/ML/DNN硬件加速设计怎么入门?
StarryHeavensAbove
11+阅读 · 2018年12月4日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
强化学习族谱
CreateAMind
26+阅读 · 2017年8月2日
国家自然科学基金
0+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 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Arxiv
19+阅读 · 2022年10月6日
Learning in the Frequency Domain
Arxiv
11+阅读 · 2020年3月12日
VIP会员
最新内容
美国从乌克兰无人机战争中学习经验
专知会员服务
1+阅读 · 今天15:03
ICML 2026 | 面向视觉语言模型的语义鲁棒性认证
专知会员服务
0+阅读 · 今天14:31
学习数据的几何:形状空间分析数学综述
专知会员服务
8+阅读 · 6月17日
定向能反无人机系统最新发展动态
专知会员服务
10+阅读 · 6月17日
相关VIP内容
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
ICLR2019最佳论文出炉
专知
12+阅读 · 2019年5月6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
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
AI/ML/DNN硬件加速设计怎么入门?
StarryHeavensAbove
11+阅读 · 2018年12月4日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
强化学习族谱
CreateAMind
26+阅读 · 2017年8月2日
相关基金
国家自然科学基金
0+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 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员