ReSNN-DCT: Metodologia para redução de Rede Neural Spiking utilizando Transformada de Cossenos Discreta e Emparelhamento Elegante

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Januário, Francisco de Assis Pereira
• Outros Autores: http://lattes.cnpq.br/5322203207556538, https://orcid.org/0000-0003-3098-6379
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal do Amazonas; Instituto de Computação; Brasil; UFAM; Programa de Pós-graduação em Informática
• Palavras-chave em Português: Redes neurais (Computação); Inteligência artificial; CIENCIAS EXATAS E DA TERRA: CIENCIA DA COMPUTACAO; Redes Neurais em Hardware; Rede Neural Spiking; Modelo Izhikevich; Transformada de Cossenos Discreta (DCT); Emparelhamento Elegante
• Link de acesso: https://tede.ufam.edu.br/handle/tede/9230

Nos últimos anos, o uso de aplicativos de redes neurais artificiais para realizar classificação de objetos e previsão de eventos tem aumentado, principalmente a partir de pesquisas sobre técnicas de deep learning executadas em hardware como GPU e FPGA. O interesse no uso de redes neurais se estende aos sistemas embarcados devido ao desenvolvimento de aplicações em dispositivos móveis inteligentes, como celulares, drones, carros autônomos e robôs industriais. Mas, quando se trata de sistemas embarcados, os limites do hardware devem ser observados, como memória e consumo de energia, pois impactam de forma significativa no processamento de uma rede neural profunda. Neste trabalho, foi realizada uma pesquisa sobre o estado da arte das arquiteturas de redes neurais artificiais, implementadas em hardware, observando os aspectos limitadores como desempenho, escalabilidade ou eficiência energética. A partir do estudo realizado, é proposta uma metodologia que permite reduzir uma rede neural spiking (SNN), aplicando a transformada de cossenos discreta (DCT) e o emparelhamento elegante. O modelo de Izhikevich foi usado como base para a arquitetura da rede neural spiking. Os resultados da simulação demonstram a eficácia da metodologia, mostrando a viabilidade de redução de sinapses, aplicando a transformada DCT, e de redução de neurônios das camadas intermediárias, utilizando a técnica de emparelhamento elegante dos coeficientes, e mantendo a acurácia da rede neural spiking. Os resultados também demonstram a contribuição da metodologia proposta para a escalabilidade da rede neural, com o aumento da capacidade de armazenamento dos coeficientes das camadas SNN.