Deep Neural Networks (DNNs) have emerged as the most effective programming paradigm for computer vision and natural language processing applications. With the rapid development of DNNs, efficient hardware architectures for deploying DNN-based applications on edge devices have been extensively studied. Emerging Non-Volatile Memories (NVMs), with their better scalability, non-volatility and good read performance, are found to be promising candidates for deploying DNNs. However, despite the promise, emerging NVMs often suffer from reliability issues such as stuck-at faults, which decrease the chip yield/memory lifetime and severely impact the accuracy of DNNs. A stuck-at cell can be read but not reprogrammed, thus, stuck-at faults in NVMs may or may not result in errors depending on the data to be stored. By reducing the number of errors caused by stuck-at faults, the reliability of a DNN-based system can be enhanced. This paper proposes CRAFT, i.e., Criticality-Aware Fault-Tolerance Enhancement Techniques to enhance the reliability of NVM-based DNNs in the presence of stuck-at faults. A data block remapping technique is used to reduce the impact of stuck-at faults on DNNs accuracy. Additionally, by performing bit-level criticality analysis on various DNNs, the critical-bit positions in network parameters that can significantly impact the accuracy are identified. Based on this analysis, we propose an encoding method which effectively swaps the critical bit positions with that of non-critical bits when more errors (due to stuck-at faults) are present in the critical bits.


翻译:深度神经网络已成为计算机视觉和自然语言处理应用中最有效的编程范式。随着深度神经网络的快速发展,在边缘设备上部署基于深度神经网络应用的高效硬件架构已得到广泛研究。新兴非易失性存储器凭借其更好的可扩展性、非易失性和良好的读取性能,被认为是部署深度神经网络的理想选择。然而,尽管前景广阔,新兴非易失性存储器常面临诸如固定故障等可靠性问题,这些问题会降低芯片良率/存储器寿命,并严重影响深度神经网络的精度。固定型故障单元可被读取却无法重新编程,因此非易失性存储器中的固定型故障是否导致错误取决于待存储的数据。通过减少固定型故障导致的错误数量,可提升基于深度神经网络系统的可靠性。本文提出CRAFT(临界感知容错增强技术),以增强固定型故障场景下基于非易失性存储器深度神经网络的可靠性。采用数据块重映射技术降低固定型故障对深度神经网络精度的影响。此外,通过对各类深度神经网络执行位级临界性分析,识别出网络参数中可显著影响精度的关键位位置。基于此分析,我们提出一种编码方法,当关键位中出现较多固定型故障导致的错误时,该方法可有效交换关键位与非关键位的位位置。

0
下载
关闭预览

相关内容

Networking:IFIP International Conferences on Networking。 Explanation:国际网络会议。 Publisher:IFIP。 SIT: http://dblp.uni-trier.de/db/conf/networking/index.html
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
182+阅读 · 2019年10月11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
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
94+阅读 · 2019年10月10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
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6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
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
ResNet, AlexNet, VGG, Inception:各种卷积网络架构的理解
全球人工智能
20+阅读 · 2017年12月17日
【推荐】GAN架构入门综述(资源汇总)
机器学习研究会
10+阅读 · 2017年9月3日
国家自然科学基金
1+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
1+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
1+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
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
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Arxiv
23+阅读 · 2022年2月24日
Arxiv
13+阅读 · 2021年5月25日
Memory-Gated Recurrent Networks
Arxiv
12+阅读 · 2020年12月24日
Deep Learning for Generic Object Detection: A Survey
Arxiv
14+阅读 · 2018年9月6日
VIP会员
最新内容
超越网格:作战环境对炮兵的影响
专知会员服务
2+阅读 · 5月31日
BES:让语言模型通过双向进化搜索自我改进
专知会员服务
5+阅读 · 5月30日
以色列-美国-伊朗战争中的无人机:关键要点
专知会员服务
6+阅读 · 5月30日
《Palantir任务保障性软件安全标准(MA-S2)》
专知会员服务
19+阅读 · 5月30日
基于声学的无人机检测技术综述
专知会员服务
11+阅读 · 5月30日
《当代混合战争分析框架:俄乌战争经验教训》
相关资讯
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6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
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
ResNet, AlexNet, VGG, Inception:各种卷积网络架构的理解
全球人工智能
20+阅读 · 2017年12月17日
【推荐】GAN架构入门综述(资源汇总)
机器学习研究会
10+阅读 · 2017年9月3日
相关基金
国家自然科学基金
1+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
1+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
1+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
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
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