深度学习压缩技术:FPGA上的高效语音识别引擎ESE

6 下载量 49 浏览量 更新于2024-09-08 收藏 5.2MB PDF 举报
"ESE: Efficient Speech Recognition Engine with Sparse LSTM on FPGA" 本文介绍的是ESE(Efficient Speech Recognition Engine),这是一个在FPGA(Field-Programmable Gate Array)上高效运行的语音识别引擎,利用稀疏LSTM(Long Short-Term Memory)网络设计。由斯坦福大学的韩松博士及其团队进行研究,该工作获得了深度学习模型压缩、剪枝、量化以及实时实现的最佳论文奖。研究团队来自斯坦福大学、深鉴科技、清华大学和NVIDIA公司。 深度学习模型,尤其是LSTM,在语音识别领域有着广泛的应用。为了提高预测精度,研究人员不断增大模型规模,导致计算量和内存需求显著增加。这不仅提高了数据中心的功率消耗,也相应增加了总体拥有成本(TCO)。 为了解决这个问题,文章提出了一个负载均衡感知的剪枝方法。这种方法能够在几乎不损失预测精度的前提下,将LSTM模型的大小压缩20倍(通过10倍的剪枝和2倍的量化)。负载均衡的考虑使得模型在硬件上的利用率得以提高,确保了高效运行。 此外,研究团队还设计了一个调度器,它负责编码和分区,以适应FPGA的并行处理能力。这种调度策略优化了计算资源的分配,确保了模型在硬件上的快速执行和低功耗运行。 模型压缩是深度学习领域的一个关键课题,旨在减小模型的存储需求和计算复杂度,同时保持或接近原始模型的性能。剪枝技术通过移除对模型性能影响较小的神经元和连接,达到减小模型大小的目的。量化则是将模型的浮点运算转换为整数运算,进一步降低计算资源的需求。 FPGA因其可编程性和并行处理能力,成为了加速深度学习模型执行的理想平台。通过针对FPGA的优化,ESE能够实现实时的语音识别,这对于移动设备和物联网应用尤其重要,因为这些场景往往对能耗和处理速度有严格的要求。 ESE通过创新的剪枝、量化和调度策略,实现了在FPGA上高效运行的稀疏LSTM模型,为语音识别提供了一种低功耗、高性能的解决方案。这一成果对于推动深度学习在边缘计算和嵌入式系统的应用具有重要意义。
2021-03-15 上传