AI systems on edge devices require online continual learning -- adapting to non-stationary streams and unfamiliar classes without catastrophic forgetting -- under strict power constraints. We present CLP-SNN, a spiking neural network with a self-normalizing local learning rule and a spike-driven neural state machine for autonomous on-chip learning, implemented on Intel's Loihi 2 neuromorphic processor. On OpenLORIS few-shot experiments, CLP-SNN matches replay-based accuracy rehearsal-free. On Loihi 2, CLP-SNN achieves 113x lower latency (0.33 ms vs. 37.3 ms) and 6,600x lower energy (0.05 mJ vs. 333 mJ) than the strongest edge-GPU baseline. This gain decomposes into algorithmic efficiency (~14.5x latency, ~22.6x energy on the same GPU) and neuromorphic hardware co-design (~7.8x latency, ~295x energy) exploiting event-driven learning and sparse graded-spike communication. We show that co-designed brain-inspired algorithms and neuromorphic hardware can break traditional accuracy-efficiency trade-offs in edge AI.


翻译:边缘设备上的人工智能系统需要在严格功耗约束下实现在线持续学习——即在不发生灾难性遗忘的前提下适应非平稳数据流和陌生类别。我们提出了CLP-SNN,这是一种具有自归一化局部学习规则和脉冲驱动神经状态机的脉冲神经网络,可在英特尔Loihi 2神经形态处理器上实现自主片上学习。在OpenLORIS小样本实验中,CLP-SNN在无重放的情况下达到了与基于重放方法相当的准确率。在Loihi 2上,CLP-SNN相比最强的边缘GPU基线实现了113倍更低的延迟(0.33毫秒对比37.3毫秒)和6600倍更低的能耗(0.05毫焦对比333毫焦)。这一增益分解为算法效率(相同GPU上延迟提升约14.5倍,能耗提升约22.6倍)与神经形态硬件协同设计(延迟提升约7.8倍,能耗提升约295倍),后者利用了事件驱动学习和稀疏分级脉冲通信。我们证明了协同设计的类脑算法与神经形态硬件能够打破边缘AI中传统的准确率-效率权衡。

0
下载
关闭预览

相关内容

基于脉冲神经网络的边缘智能
专知会员服务
21+阅读 · 2025年7月23日
脉冲神经网络在普适计算中的潜力:综述与新视角
专知会员服务
16+阅读 · 2025年6月4日
基于脉冲神经网络的机器人智能控制研究进展
专知会员服务
25+阅读 · 2024年9月15日
脉冲神经网络的架构原理、数据集和训练方法
专知会员服务
23+阅读 · 2024年8月13日
【Google AI】鲁棒图神经网络,Robust Graph Neural Networks
专知会员服务
38+阅读 · 2022年3月9日
轻量化神经网络卷积设计研究进展
专知会员服务
58+阅读 · 2021年10月24日
专知会员服务
63+阅读 · 2021年9月20日
【GNN】深度学习之上,图神经网络(GNN )崛起
产业智能官
16+阅读 · 2019年8月15日
脉冲神经网络,下一代机器学习?
专知
13+阅读 · 2018年1月13日
前沿 | 简述脉冲神经网络SNN:下一代神经网络
机器之心
39+阅读 · 2018年1月13日
【回顾】深度学习系列之二:卷积神经网络
AI研习社
20+阅读 · 2017年12月1日
国家自然科学基金
7+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
10+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31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
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31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
11+阅读 · 2012年12月31日
VIP会员
最新内容
《无人机脆弱性利用:网络空间力量的新域》
专知会员服务
2+阅读 · 今天4:08
美空军如何将人工智能从战场部署至后方机关
专知会员服务
11+阅读 · 7月31日
《史诗怒火行动:多域前瞻评估》49页报告
专知会员服务
7+阅读 · 7月31日
《英国防部:未来空战系统数字化战略》33页
专知会员服务
5+阅读 · 7月31日
《面向自主飞行网络的智能体人工智能架构》
专知会员服务
7+阅读 · 7月31日
“史诗怒火”行动:现代多域作战的重要节点
专知会员服务
8+阅读 · 7月30日
《下一代无线网络中的多无人机通信资源管理》
相关VIP内容
相关基金
国家自然科学基金
7+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
10+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31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
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31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
11+阅读 · 2012年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员