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基于FPGA的卷积神经网络加速器

基于FPGA的卷积神经网络加速器

作者：余子健浙江大学

学位级别：硕士

卷积神经网络是一种源自人工神经网络的多层感知器,它对图像的平移、比例缩放、倾斜等形式的变形具有高度的适应性,是提取图形特征的灵敏传感器,近年来得到越来越广泛的应用。目前,卷积神经网络主要基于通用处理器实现,但基于软件方式... 详细信息

卷积神经网络是一种源自人工神经网络的多层感知器,它对图像的平移、比例缩放、倾斜等形式的变形具有高度的适应性,是提取图形特征的灵敏传感器,近年来得到越来越广泛的应用。目前,卷积神经网络主要基于通用处理器实现,但基于软件方式无法充分挖掘卷积神经网络的并行性,在实时性和功耗方面都不能满足应用的需求。由于FPGA计算资源丰富、灵活可配、开发周期短,越来越多研究者开始采用FPGA开发基于卷积神经网络的应用。本文根据卷积神经网络基本模型,从运算效率与数据重用两个角度分析了卷积运算的并行特征,并研究了激活函数的实现方式。以此为基础,设计了基于FPGA的卷积网络加速器。该加速器为主机+FPGA模式,采用流水结构提升运行效率;充分利用多种卷积运算并行性以平衡运算效率和数据载入带宽的需求;通过PWL逼近实现激活函数,兼顾了灵活性和资源消耗。在手写数字识别的实验中,该加速器每周期最多运行36次乘累加,在75M的频率下,峰值运算速率可达到0.915GMAC/s,相比通用CPU可实现5.65倍的加速,而功耗仅为通用CPU的3.07%。

关键词：卷积神经网络 FPGA 加速并行流水

基于互耦合半导体激光器的多边形网络混沌同步特性研究

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量子电子学报 2023年第6期40卷 963-973页

作者：余子健江光裕南昌航空大学测试与光电工程学院江西南昌330063

以三边三层多边形网络结构为出发点,建立互耦合半导体激光器的多边形网络结构模型,首先分析和研究了三边三层多边形网络结构中激光器的混沌同步特性。进而将三边三层多边形网络结构拓展到六边三层多边形网络结构甚至更为复杂的多边形网... 详细信息

以三边三层多边形网络结构为出发点,建立互耦合半导体激光器的多边形网络结构模型,首先分析和研究了三边三层多边形网络结构中激光器的混沌同步特性。进而将三边三层多边形网络结构拓展到六边三层多边形网络结构甚至更为复杂的多边形网络结构,并以第一层的激光器为顶点激光器进行结构优化,研究了其结构中异层激光器之间的混沌同步。结果表明以三边三层多边形网络结构为基础,当增加多边形网络结构中边数,形成六边三层多边形网络结构甚至更为复杂的多边形网络结构时,除顶点激光器外的其他激光器仍能实现同层和异层混沌同步。

关键词：光通信半导体激光器混沌同步网络结构多用户

织物表面激光打标工艺参数的数值模拟及选取方法

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纺织学报 2023年第6期44卷 121-128页

作者：连力平杨鹏程余子健龙阳昭肖渊西安工程大学机电工程学院陕西西安710048 西安市现代智能纺织装备重点实验室陕西西安710600

织物打标中,激光器的速度及能量密度等参数直接影响着打标效果。为深入研究激光打标织物表面的烧蚀机制及其工艺优化参数的选取,通过建立激光与不同织物基底之间的相变传热模型,对打标过程中温度场和材料去除量的变化进行了数值模拟,利... 详细信息

织物打标中,激光器的速度及能量密度等参数直接影响着打标效果。为深入研究激光打标织物表面的烧蚀机制及其工艺优化参数的选取,通过建立激光与不同织物基底之间的相变传热模型,对打标过程中温度场和材料去除量的变化进行了数值模拟,利用热扩散理论分析了打标工艺参数对打标结果的影响规律。结果表明:在瞬态变化过程中,所需的激光能量密度与平均升温速率及打标深度呈线性关系;所需的激光移动速度与平均升温速率正相关,与打标的宽度、深度负相关。基于打标深度,提出了激光参数的选取方法,进行了不同织物基底的激光打标实验,并结合光表面作用理论,分析了相关误差,验证了本文提出的打标宽度随激光能量密度和移动速度变化规律的正确性。

关键词：激光打标激光参数非稳态纺织材料数值模拟打标工艺

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推车

小学生作文辅导（语文园地） 2008年第12期 10-11页

作者：余子健福建省安溪县沼涛实小一(3)班

在一个晴朗的早晨,蓝蓝的天空飘着几朵白云,小明背着书包,戴着鲜艳的红领巾,一边哼着歌儿,一边去上学。

关键词：推车车子明心少先队员帮助红领巾真实可信车板书包晴朗

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基于FPGA的卷积神经网络加速器

计算机工程 2017年第1期43卷 109-114,119页

作者：余子健马德严晓浪沈君成浙江大学电气工程学院杭州310027 杭州电子科技大学电子信息学院杭州310018

现有软件实现方案难以满足卷积神经网络对运算性能与功耗的要求。为此,设计一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的卷积神经网络加速器。在粗粒度并行层面对卷积运算单元进行并行化加速,并使用流水线实现完整单层运算过程,使单个时钟周期能... 详细信息

现有软件实现方案难以满足卷积神经网络对运算性能与功耗的要求。为此,设计一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的卷积神经网络加速器。在粗粒度并行层面对卷积运算单元进行并行化加速,并使用流水线实现完整单层运算过程,使单个时钟周期能够完成20次乘累加,从而提升运算效率。针对MNIST手写数字字符识别的实验结果表明,在75 MHz的工作频率下,该加速器可使FPGA峰值运算速度达到0.676 GMAC/s,相较通用CPU平台实现4倍加速,而功耗仅为其2.68%。

关键词：卷积神经网络现场可编程门阵列加速器流水线并行化

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小水电自动控制器开机时间的优化

机电信息 2021年第11期 34-35,38页

作者：李湛欧阳本凯余子健广东电网有限责任公司韶关供电局广东韶关512026 广东云舜综合能源科技有限公司广东韶关512026

小水电作为一种可再生能源,在水利资源丰富地区得到了大量应用,并逐步实现了无人值守的自动化控制,而自动控制器作为其核心技术,在开机过程中启动励磁时频率会下降,而且不同水头的水电站,频率变化率差异较大。针对这两个问题,提出了优... 详细信息

小水电作为一种可再生能源,在水利资源丰富地区得到了大量应用,并逐步实现了无人值守的自动化控制,而自动控制器作为其核心技术,在开机过程中启动励磁时频率会下降,而且不同水头的水电站,频率变化率差异较大。针对这两个问题,提出了优化频率调节的措施,分别是在起励的同时增加导叶开度、根据不同的水头自适应调节频率、采用反时限设置导叶控制时间,以更快地调整频率,达到优化开机时间的效果。

关键词：频率调节开机时间自动控制器小水电

基于Butterworth滤波和Haar小波变换的干涉图像齿面域分割

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电子测量技术 2023年第2期46卷 184-192页

作者：余子健杨鹏程连力平肖渊朱新栋西安工程大学机电工程学院西安710048 西安交通大学物理学院物质非平衡合成与调控教育部重点实验室西安710049 西安交通大学物理学院陕西省量子信息与光电量子器件重点实验室西安710049

干涉图像中反映齿面形貌信息的齿面域被背景噪声包围,其分割精度对相位解包裹、图像配准等后续的处理步骤存在较大的影响,直接关系到最终测量结果的精度。针对齿面干涉图像边界存在杂散条纹的现象,通过分析齿面干涉条纹的分布规律,提出... 详细信息

干涉图像中反映齿面形貌信息的齿面域被背景噪声包围,其分割精度对相位解包裹、图像配准等后续的处理步骤存在较大的影响,直接关系到最终测量结果的精度。针对齿面干涉图像边界存在杂散条纹的现象,通过分析齿面干涉条纹的分布规律,提出了一种结合Butterworth滤波和Haar小波的齿面域分割方法。最后,在本文实验条件下,通过与时域分割方法进行对比,该方法可以将齿面干涉图像的边界杂散条纹区域内解包裹相位值有错误的地方排除在有效测量区域外并且能够对其进行有效校正,证明了基于频域信息的分割方法能够有效地提高干涉图像齿面域分割的精度。

关键词：杂散条纹干涉图像齿面域分割 Butterworth滤波器 Haar小波

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表面处理方式对镁合金表面品质的影响

特种铸造及有色合金 2018年第5期38卷 511-513页

作者：张亚琴李远发陈善荣余子健宋卓能吴奎嘉瑞科技(惠州)有限公司

镁合金表面易腐蚀形成疏松多孔的氧化镁,这限制了镁合金的应用范围。介绍了所开发的镁合金不同表面处理新技术。镁合金经微弧复合陶瓷处理后,可提高其抗热冲击性能、耐摩性能和耐腐蚀性;经无缝包胶技术处理后,可简化电子产品面板的连接... 详细信息

镁合金表面易腐蚀形成疏松多孔的氧化镁,这限制了镁合金的应用范围。介绍了所开发的镁合金不同表面处理新技术。镁合金经微弧复合陶瓷处理后,可提高其抗热冲击性能、耐摩性能和耐腐蚀性;经无缝包胶技术处理后,可简化电子产品面板的连接方式,优化电子产品的结构;采用高光金属原色表面技术,大大提高了镁合金铸件的金属感,同时,也提高了铸件的耐磨性和耐蚀性。

关键词：镁合金微弧复合陶瓷无缝包胶复合沉积

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肝细胞癌P27表达及其意义

南华大学学报（医学版） 2007年第1期35卷 52-54页

作者：王力余子健马艳南华大学第一附属医院湖南衡阳421001

目的研究P27蛋白表达与肝细胞癌发生、发展的关系。方法采用免疫组化SP法分别检测肝细胞癌及正常肝组织中P27蛋白表达。结果P27在肝细胞癌中阳性表达率为38.3%(23/60),与正常肝组织80.0%(8/10)相比,差异有显著性(P<0.05)。P27阳性表达... 详细信息

目的研究P27蛋白表达与肝细胞癌发生、发展的关系。方法采用免疫组化SP法分别检测肝细胞癌及正常肝组织中P27蛋白表达。结果P27在肝细胞癌中阳性表达率为38.3%(23/60),与正常肝组织80.0%(8/10)相比,差异有显著性(P<0.05)。P27阳性表达率下降与临床病理分级、门静脉侵犯或转移、肿瘤大小有关(P<0.05)。结论P27在肝细胞的发生、发展中起重要的抑制作用。P27蛋白表达降低的肝细胞癌易发生门静脉侵犯或转移,肝内转移。它是一个肝癌的预后指标。

关键词：肝细胞癌 P27 表达