X-ray and electron diffraction-based microscopy use bragg peak detection and ptychography to perform 3-D imaging at an atomic resolution. Typically, these techniques are implemented using computationally complex tasks such as a Psuedo-Voigt function or solving a complex inverse problem. Recently, the use of deep neural networks has improved the existing state-of-the-art approaches. However, the design and development of the neural network models depends on time and labor intensive tuning of the model by application experts. To that end, we propose a hyperparameter (HPS) and neural architecture search (NAS) approach to automate the design and optimization of the neural network models for model size, energy consumption and throughput. We demonstrate the improved performance of the auto-tuned models when compared to the manually tuned BraggNN and PtychoNN benchmark. We study and demonstrate the importance of the exploring the search space of tunable hyperparameters in enhancing the performance of bragg peak detection and ptychographic reconstruction. Our NAS and HPS of (1) BraggNN achieves a 31.03\% improvement in bragg peak detection accuracy with a 87.57\% reduction in model size, and (2) PtychoNN achieves a 16.77\% improvement in model accuracy and a 12.82\% reduction in model size when compared to the baseline PtychoNN model. When inferred on the Orin-AGX platform, the optimized Braggnn and Ptychonn models demonstrate a 10.51\% and 9.47\% reduction in inference latency and a 44.18\% and 15.34\% reduction in energy consumption when compared to their respective baselines, when inferred in the Orin-AGX edge platform.


翻译:基于X射线和电子衍射的显微技术利用布拉格峰值检测和叠层衍射成像技术实现原子分辨率的3D成像。通常,这些技术通过计算密集型任务(如伪Voigt函数或求解复杂逆问题)来实现。近年来,深度神经网络的应用提升了现有前沿方法的性能。然而,神经网络模型的设计与开发依赖于应用专家耗时耗力的人工调优。为此,我们提出了一种超参数(HPS)与神经架构搜索(NAS)方法,以实现模型规模、能耗和吞吐量的自动化设计与优化。我们展示了自动调优模型相比人工调优的BraggNN和PtychoNN基准模型在性能上的提升,并研究证明了探索可调超参数搜索空间对增强布拉格峰值检测和叠层衍射重建性能的重要性。通过NAS与HPS:(1)BraggNN的布拉格峰值检测准确率提升31.03%,模型规模缩减87.57%;(2)PtychoNN的模型准确率提升16.77%,模型规模缩减12.82%。在Orin-AGX边缘计算平台上推理时,优化后的BraggNN和PtychoNN模型相比各自基准模型,推理延迟分别降低10.51%和9.47%,能耗分别降低44.18%和15.34%。

0
下载
关闭预览

相关内容

ACM/IEEE第23届模型驱动工程语言和系统国际会议,是模型驱动软件和系统工程的首要会议系列,由ACM-SIGSOFT和IEEE-TCSE支持组织。自1998年以来,模型涵盖了建模的各个方面,从语言和方法到工具和应用程序。模特的参加者来自不同的背景,包括研究人员、学者、工程师和工业专业人士。MODELS 2019是一个论坛,参与者可以围绕建模和模型驱动的软件和系统交流前沿研究成果和创新实践经验。今年的版本将为建模社区提供进一步推进建模基础的机会,并在网络物理系统、嵌入式系统、社会技术系统、云计算、大数据、机器学习、安全、开源等新兴领域提出建模的创新应用以及可持续性。 官网链接:http://www.modelsconference.org/
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18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
RL解决'BipedalWalkerHardcore-v2' (SOTA)
CreateAMind
31+阅读 · 2019年7月17日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2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
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
2+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
1+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
2+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
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
0+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
乌军利用美国“黄蜂”无人机摧毁俄军后勤
专知会员服务
4+阅读 · 6月7日
《支持作战级人机协同智能的交互式OODA流程》
专知会员服务
10+阅读 · 6月7日
ICML 2026 | SARDI:扩散语言模型的自增强检索
专知会员服务
8+阅读 · 6月6日
《国防领域安全采用大语言模型的战略蓝图》
专知会员服务
11+阅读 · 6月6日
ICML 2026 | 演化选择的因果建模
专知会员服务
11+阅读 · 6月5日
综述|学习式3D表征最新进展与趋势
专知会员服务
7+阅读 · 6月5日
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
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
RL解决'BipedalWalkerHardcore-v2' (SOTA)
CreateAMind
31+阅读 · 2019年7月17日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2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
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
2+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
1+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
2+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
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
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员