Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

A Survey on Fault-Tolerant Methodologies for Deep Neural Networks

Syed Rizwan Tariq, Ulbricht Markus, Piotrowski Krzysztof, Krstic Milos

Pomiary Automatyka Robotyka

|

2023

|

R. 27, nr 2

89--98

EN

Asignificant rise in Artificial Intelligence (AI) has impacted many applications around us, so much so that AI has now been increasingly used in safety-critical applications. AI at the edge is the reality, which means performing the data computation closer to the source of the data, as opposed to performing it on the cloud. Safety-critical applications have strict reliability requirements; therefore, it is essential that AI models running on the edge (i.e., hardware) must fulfill the required safety standards. In the vast field of AI, Deep Neural Networks (DNNs) are the focal point of this survey as it has continued to produce extraordinary outcomes in various applications i.e. medical, automotive, aerospace, defense, etc. Traditional reliability techniques for DNNs implementation are not always practical, as they fail to exploit the unique characteristics of the DNNs. Furthermore, it is also essential to understand the targeted edge hardware because the impact of the faults can be different in ASICs and FPGAs. Therefore, in this survey, first, we have examined the impact of the fault in ASICs and FPGAs, and then we seek to provide a glimpse of the recent progress made towards the fault-tolerant DNNs. We have discussed several factors that can impact the reliability of the DNNs. Further, we have extended this discussion to shed light on many state-of-the-art fault mitigation techniques for DNNs.

PL

Znaczący rozwój sztucznej inteligencji (SI) wpływa na wiele otaczających nas aplikacji, do tego stopnia, że SI jest obecnie coraz częściej wykorzystywana w aplikacjach o krytycznym znaczeniu dla bezpieczeństwa. Sztuczna inteligencja na brzegu sieci (Edge) jest rzeczywistością, co oznacza wykonywanie obliczeń na danych bliżej źródła danych, w przeciwieństwie do wykonywania ich w chmurze. Aplikacje o krytycznym znaczeniu dla bezpieczeństwa mają wysokie wymagania dotyczące niezawodności; dlatego ważne jest, aby modele SI działające na brzegu sieci (tj. sprzęt) spełniały wymagane standardy bezpieczeństwa. Z rozległej dziedziny sztucznej inteligencji, głębokie sieci neuronowe (DNN) są centralnym punktem tego badania, ponieważ nadal przynoszą znakomite wyniki w różnych zastosowaniach, tj. medycznych, motoryzacyjnych, lotniczych, obronnych itp. Tradycyjne techniki niezawodności implementacji w przypadku DNN nie zawsze są praktyczne, ponieważ nie wykorzystują unikalnych cech DNN. Co więcej, istotne jest również zrozumienie docelowego sprzętu brzegowego, ponieważ wpływ usterek może być różny w układach ASIC i FPGA. Dlatego też w niniejszym przeglądzie najpierw zbadaliśmy wpływ usterek w układach ASIC i FPGA, a następnie staramy się zapewnić wgląd w ostatnie postępy poczynione w kierunku DNN odpornych na błędy. Omówiliśmy kilka czynników, które mogą wpływać na niezawodność sieci DNN. Ponadto rozszerzyliśmy tę dyskusję, aby rzucić światło na wiele najnowocześniejszych technik ograniczania błędów w sieciach DNN.

2

Analysis of FPGA accelerator architecture for Fast Statistical Convolutional Neural Network in real time Emotional Recognition System

Immanuel Samson J., Manoj G., Prince Shajin, Du John Victor H.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2021

|

R. 97, nr 7

132--134

EN

Deep learning, an artificial intelligence area that emerged as a consequence of later developments in computerized innovation and the accessibility of data knowledge, has demonstrated its skill and adequacy in coping with complex learning problems that were previously unthinkable. (CNNs). Convolution neural network has shown the feasibility of emotional detection and acknowledging unique applications. In any case, concentrated processor activities and memory transfer speed are required, which causes general CPUs to fall short of achieving optimal execution levels. Following that, equipment quickening agents using General Processing Units (GPUs), Field Programmable Gate Array (FPGAs), and Application Specific Integrated Circuits (ASICs) were used to increase the throughput of CNNs. In addition, we include rules for improving the use of FPGAs for CNN speedup. The proposed algorithm is implemented on an FPGA platform, and results show that emotions regonition utterances of 1.25s are found in 1.85ms, consuming 85% of the resources. This illustrates the suitability of our approach for real-time Emotional Recognition device applications.

PL

Deep learning, dziedzina sztucznej inteligencji, która pojawiła się w wyniku późniejszych postępów w skomputeryzowanych innowacjach i dostępności wiedzy na temat danych, dowiodła swoich umiejętności i adekwatności w radzeniu sobie ze złożonymi problemami uczenia się, które wcześniej były nie do pomyślenia. Neuronowa sieć konwolucyjna wykazała wykonalność wykrywania emocji i rozpoznawania wyjątkowych zastosowań. W każdym razie wymagane są skoncentrowane działania procesora i szybkość transferu pamięci, co powoduje, że ogólne procesory nie osiągają optymalnych poziomów wykonania. W celu zwiększenia przepustowości CNN, zastosowano środki przyspieszające sprzętu, wykorzystujące jednostki przetwarzania ogólnego (GPU), programowalną macierz bramek (FPGA) i układy scalone specyficzne dla aplikacji (ASIC).. Proponowany algorytm jest zaimplementowany na platformie FPGA, a wyniki pokazują, że wypowiedzi regonacji emocji o długości 1,25s znajdują się w czasie 1,85 ms, co pochłania 85% zasobów. To ilustruje przydatność naszego podejścia do aplikacji urządzeń do rozpoznawania emocji w czasie rzeczywistym

3

Dual synthesis of Petri net based application specific logic controllers with increased safety

Tkacz J., Bukowiec A., Adamski M.

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2016

|

Vol. 64, nr 3

467--478

EN

In the paper, design flow of the application specific logic controllers with increased safety by means of Petri nets is proposed. The controller architecture is based on duplicated control unit and comparison results from both units. One specification of control algorithm is used by means of Petri net for both units. The hardware duplication is obtained during dual synthesis process. This process uses two different logic synthesis methods to obtain two different hardware configurations for both control units. Additionally, the dual verification is applied to increase reliability of the control algorithm. Such design flow simplifies the process of realization of control systems with increased safety.

4

DSP - FPGA Based Computing Platform for Control of Power Electronic Converters

Stando D., Chudzik P., Moradewicz A., Miśkiewicz R., Kaźmierkowski M. P.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2015

|

R. 91, nr 12

1-6

EN

Modern power electronic converters (PECs) require electronic controllers with high capabilities of implementing new and more complex algorithms combined with internal high-speed communications interfaces. This paper presents the design and implementation of a research/industrial multiprocessor controller based on a floating-point digital signal processor (DSP) and field programmable gate array (FPGA) developed in the Laboratory of the Electrotechnical Institute, Warsaw, Poland. The DSP-FPGA platform configuration, and also current and voltage sensors used in PECs are discussed. Although, the developed digital platform can be used in a variety of PECs, this paper focuses on an example of a 15kVA DC-AC high frequency AC link converter for auxiliary power supply used in DC traction. The novelty of the presented converter topology lies in passive components elimination by offering an all silicon solution for AC–AC power conversion part. Selected experimental oscillograms illustrating operation of the developed converter with DSP-FPGA control are added.

PL

Nowoczesne przekształtniki energoelektroniczne wymagają wydajnych platform obliczeniowych pozwalających na implementacje złożonych algorytmów i szybkich wewnętrznych interfejsów komunikacyjnych. Artykuł ten prezentuje projekt i implementację płyty sterującej zawierającej procesor sygnałowy i układ programowalny, którą opracowano w Instytucie Elektrotechniki w Warszawie. Powstała platforma może być wykorzystywana do sterowania różnego rodzaju urządzeń energoelektronicznych, w tym artykule przedstawiono jej implementację w przetwornicy 15 kW AC-DC z wysokoczęstotliwościowym przekształtnikiem sprzęgającym AC do zasilania elektronarzędzi w trakcji elektrycznej. Innowacyjność prezentowanej przetwornicy polega na eliminacji elementów pasywnych poprzez zastosowanie bezpośredniego sprzęgu AC-AC. Przedstawione zostały również wybrane oscylogramy eksperymentalne prezentujące pracę powstałego urządzenia sterowanego przez platformę DSP-FPGA.

5

Stanowisko laboratoryjne do badania wielowymiarowych algorytmów regulacji

Wojtulewicz A., Chaber P., Ławryńczuk M.

Pomiary Automatyka Robotyka

|

2015

|

R. 19, nr 4

15--20

PL

W pracy opisano projekt i realizację stanowiska laboratoryjnego do testowania algorytmów regulacji. Przedstawiono budowę mechaniczną oraz elektroniczną. Omówiono funkcje programowe umożliwiające sterowanie procesem. Podkreślono uniwersalność stanowiska, która polega na szerokich możliwościach konfiguracji, gdyż można badać prosty proces jednowymiarowy oraz skomplikowane procesy wielowymiarowe. Opisano możliwości zastosowania stanowiska, w szczególności do testowania algorytmów regulacji zaimplementowanych w systemach wbudowanych, wykorzystujących mikroprocesory, układy FPGA oraz sterowniki PLC. Omówiono przykład regulacji procesu za pomocą algorytmu regulacji predykcyjnej zaimplementowanego na mikroprocesorze.

EN

The article describes the design and implementation of a laboratory test-bench which may be used to evaluate control algorithms. Mechanical and electronic details are presented. The software features that allow to control the test-bench are discussed. The test-bench is very flexible since it may be easily configured to act as a single-input single-output process and as a number of complicated multiple-input multiple-output processes. Existing possibilities of development of control algorithms implemented on embedded systems based on microprocessors, FPGAs and PLCs are discussed. Finally, an example implementation of a model predictive control algorithm on a microprocessor is detailed.

6

Adaptacyjny układ sterowania LED-ów i diod laserowych

Gilewski M.

Prace Instytutu Elektrotechniki

|

2012

|

Z. 260

121-128

PL

W artykule przedstawiono koncepcję architektury wielokanałowego układu sterującego zestawem LED-ów i diod laserowych. Zawarto w niej schemat ogólny całego systemu oraz schematy szczegółowe modułów składowych. Są to opracowania własne autora oraz implementacje istniejących sterowników. W szczególności jest to rozwinięcie koncepcji zaproponowanej w projekcie MniSzWiN N518 284340. W niniejszej pracy scharakteryzowano również warunki temperaturowe oraz możliwość współpracy z mikrokomputerem. Sposób sterowania systemu przedstawiono w odrębnej publikacji "Algorytmy sterujące stałoprądowym zasilaniem LED-ów i diod laserowych".

EN

The paper describes the multichannel control system of a set of laser diodes and LEDs. It includes a diagram of the system and component drawings. They are their own solutions and modifications to existing drivers. Also developed the concept of the grant No. MniSzWiN N518 284340. Thermal conditions are also discussed, and the ability to connect a computer. System control method can be found in the "DC power control algorithms of leds and laser diodes" publication.

7

Digital signal acquisition and processing in FPGAs

Jamro E., Cioch W.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2009

|

R. 85, nr 2

7-9

EN

Rapid grow of FPGAs resources allows to include a whole system into a single FPGA chip. The system usually include soft-processors, limited on-chip memory, input-output interfaces, etc. The main advantage of FPGAs solution is, however, incorporation of dedicated hardware signal processing units such as signal filtering, FFT for which signal processing speed significantly surpasses DSP or general purpose processors. This paper presents an example of a whole system solution incorporating an FPGA and high-speed analog-digital converters.

PL

Gwałtowny wzrost dostępnych zasobów układów FPGA pozwolił na integrację całego systemu w jednym układzie FPGA. Taki system z reguły zawiera soft-procesor, niewielką pamięć, interface'y wejścia wyjścia. Podstawową zaletą systemu opartego na układach FPGA jest możliwość dołączenia dedykowanych jednostek przetwarzania danych, umożliwiających np. filtrowanie sygnałów, obliczanie FFT. Dedykowane jednostki wykonują wybrane obliczenia dużo szybciej niż procesory DSP lub ogólnego przeznaczenia. Niniejszy artykuł przedstawia przykład właśnie takiego systemu składającego się układu FPGA i szybkich przetworników analog-cyfra.

8

Power electronic systems VHDL modelling and FPGA controller prototyping

Cirstea M.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2005

|

R. 81, nr 4

16-20

EN

The paper is concerned with the research work carried out in the area of holistic modelling of electric drives and power systems. The novel method deals with the functional modelling of complete power systems using the behavioural features of Hardware Description Languages. Three examples of using VHDL for power electronic system modelling, simulation, controller design and implementation are given. The control systems, based on neural networks, fuzzy logic and vector control, are implemented using Field Programmable Gate Arrays (FPGAs). There are major advantages of the new approach, such as: a unique modelling and evaluation environment for complete power systems, the same environment (VHDL) is used for the FPGA rapid prototyping of the digital controller, fast design development, short time to market, a CAD platform independent model, reusability of the model/design, generation of valuable IP, Concurrent Engineering basic rules (unique EDA environment and common design database) are fulfilled. The new modelling approach is validated experimentally.

PL

Artykuł przedstawia prace badawcze w dziedzinie modelowania holistycznego układów energoelektronicznych, w tym napędowych i zasilających. Proponowana metoda wykorzystuje możliwości opisu behawioralnego, jakie daje język VHDL, do modelowania wszystkich elementów układu energoelektronicznego. W artykule zamieszczone są przykłady opisu układów, symulacji oraz implementacji algorytmu sterowania w języku VHDL. Ponadto, przedstawiono implementacje wektorowego układu sterowania silnikiem indukcyjnym, wykorzystującego sieci neuronowe oraz logikę rozmytą w matrycy programowalnej (FPGA). Zaproponowane podejście charakteryzuje się takimi zaletami jak: jednakowe środowisko modelowania układu energoelektronicznego oraz implementacji jego sterownika w układzie programowalnym, szybka budowa i weryfikacja systemu, łatwość przenoszenia modelu między różnymi systemami CAD, łatwość powtórnego użycia poszczególnych komponentów systemu w innych projektach. Przedstawiona metoda badawcza została zweryfikowana eksperymentalnie.

9

Wpływ częstotliwości taktowania na poziom generowanych zaburzeń programowalnych matryc cyfrowych

Szczęsny J., Kołodziejski J., Obrębski D.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2004

|

Vol. 45, nr 2

12-18

PL

W artykule przedstawiono wyniki pomiarów zaburzeń promieniowanych i przewodzonych, generowanych przez programowalną matrycę cyfrową typu XCV800 firmy Xilinx. Zaburzenia te były mierzone w funkcji częstotliwości zegara taktującego nad obudową tej matrycy oraz nad ścieżką masy układu aplikacyjnego. Przedstawiono wnioski i zalecenia dotyczące optymalizacji poziomu zaburzeń generowanych przez układy elektryczne z matrycami FPGA.

EN

The results of testing electromagnetic emissions generated by circuit implemented in Xilinx FPGAs XCV800 type are presented. Both radiated and conducted emissions as function of clock frequency were measured over the IC package and inside the application circuit. The results and possible practical recommendations are discussed.