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基于FPGA的稀疏卷积神经网络推理加速器优化设计

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基于FPGA的稀疏卷积神经网络推理加速器优化设计

作者：曾智勇北京工业大学

学位级别：硕士

卷积神经网络作为当今人工智能领域的热点研究方向,具有从海量数据中自主学习特征信息,并把结果向同类型数据泛化的能力。它在图像识别和图像分割等技术领域表现出色。然而,卷积神经网络往往面临模型规模巨大和计算复杂度高等棘手问题,... 详细信息

卷积神经网络作为当今人工智能领域的热点研究方向,具有从海量数据中自主学习特征信息,并把结果向同类型数据泛化的能力。它在图像识别和图像分割等技术领域表现出色。然而,卷积神经网络往往面临模型规模巨大和计算复杂度高等棘手问题,这在一定程度上限制了其实际应用。随着卷积神经网络模型的日益复杂,其内部冗余计算量越来越大,这些冗余运算大多来自激活或者权重为0的运算,合理地利用这些激活冗余可以在不降低模型精度情况下有效减少运算量。以FPGA作为一种具有极高并行度的硬件载体来有效加速卷积神经网络的推理运算备受业界关注。然而,该技术领域目前尚存在两个棘手问题有待解决:运算时未合理利用激活的稀疏性;在运算稀疏结构时受到负载不平衡的影响导致计算效率低下。为此,本文围绕着基于FPGA的稀疏卷积神经网络加速器架构优化设计展开研究工作,具体内容如下:(1)设计了一种高效的稀疏卷积神经网络加速数据流及其数据排布方式。该数据流的粗粒度控制以密集数据流实现,而细粒度控制以稀疏数据流实现,这种控制方式在很大程度上减少了数据流所带来的资源消耗并实现0激活的有效跳过。此外,基于该数据流设计了一种数据排布方式,通过保证较长的突发长度以减少片外数据的访问时延。(2)设计了一种支持稀疏激活的卷积神经网络加速器架构。该架构使用乘累加阵列实现了较高的数据复用,同时实现了输入通道并行和输出通道并行这两个并行维度。该架构具有较为灵活智能的数据分配器,根据不同的运算结构为运算单元分配相对平衡的运算负载,并在不降低运算性能的情况下减少运算资源的利用以降低功耗。此外,该架构优化了加法树,从而在一定程度上减少稀疏运算所带来的负载不平衡。实验结果表明:采用稀疏运算后将运算速度提高至2.5倍以上,实现了97%以上的运算为非0激活运算。(3)设计了一种具有较低片外带宽依赖的稀疏卷积神经网络加速器架构。该架构使用数据回环策略减少了片外激活数据访问的次数。这种策略主要利用卷积神经网络相邻卷积层的运算特性,在计算时不使用片外存储器暂存上一层的输出结果从而达到减少激活数据访问的目的。此外,该加速器在硬件上使用输入通道扩张技术增加了加速器的运算效率。实验结果表明其仿真运算性能高达315.8 GOP/s。(4)设计了一种具有灵活并行度的稀疏卷积神经网络加速器架构。该架构将并行维度拓展到了三个-输出通道并行、输入通道并行和输出激活并行,并且后两个维度可以根据运算结构灵活配置以减少网络碎片化的影响。此外,根据输出激活并行的数据依赖关系设计了一种数据分配策略以减少片外存储器的数据访问。实验结果表明其仿真运算性能高达325.8 GOP/s。

关键词：卷积神经网络 FPGA 硬件加速器稀疏运算

农村地区中小学生溺亡原因及应对策略研究——以中江县为例

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农村地区中小学生溺亡原因及应对策略研究——以中江县为例

作者：曾智勇成都体育学院

学位级别：硕士

首次在我国发布的《2000年至2005中国儿童意外溺水状况调查结果报告》显示,溺亡已经成为儿童意外死亡的杀手,我国年均有接近3万儿童意外死亡的原因是溺亡,占6年来儿童意外伤害死亡总人数的50%以上,而且发展的趋势有增无减,且主要集中在... 详细信息

首次在我国发布的《2000年至2005中国儿童意外溺水状况调查结果报告》显示,溺亡已经成为儿童意外死亡的杀手,我国年均有接近3万儿童意外死亡的原因是溺亡,占6年来儿童意外伤害死亡总人数的50%以上,而且发展的趋势有增无减,且主要集中在初中和小学阶段。中江县农村地区因为经济发展缓慢,地理位置和教育水平等因素的限制,以及中江县农村的河流安全隐患众多,学校防溺水教育单一、家长监管松懈、中小学学生安全意识薄弱等多方面的原因溺亡事故多发,成为了中小学生溺亡事故的重灾区。通过对中江县近12年来的溺亡案例的整理分析,对溺亡数量和分布、溺亡性别和年纪、溺亡季节和时间段、溺亡诱因等进行分类整理和数据分析,以求发现中江县中小学学生溺亡事故的规律,为我们中江县中小学生防溺水工作的完善,提供一点理论参考。本着拯溺救难的精神,以中江县农村地区的少年儿童的安全健康成长为出发点,得出以下结论:农村地区少年儿童溺亡原因:1.中江县中小学生溺水的主要原因是:正规游泳场地稀少、农村中小学生游泳技能欠缺、政府对于河道、水域的治理和监管不到位、学生安全意识薄弱。2.由于中江县经济发展、地理位置等限制,出现了“走读”和“留守儿童问题”,成为了溺水事故频发的又一重要原因。3.学校安全教育的单一性和片面性,学生缺乏正确的“自救”和“他救”的急救技能。4.家长监管不到位,中江县野外水域分布广、类型多、水情复杂,救援不及时也是导致溺亡事故频发的重要原因。溺亡现状特点:1.中江县中小学生溺亡事故发生频率最高是在6月-8月、节日、假日以及放学后。2.中江县中小学溺亡案例发生频率最高的地点是:鱼塘、水库、河流以及居民居住地附近的小溪和池塘等这些野外公开水域。3.中江县中小学生溺亡事故呈现出“复数”。4.中江县农村中小学生溺亡案例数据显示溺水年龄特征明显。根据这一情况,我们从实际出发,根据中江县农村地区的现有的基础条件,提出几点意见:1.学校加强防溺水安全教育建设。2.加强家校合作3.家庭加强安全监管和教育。4.政府加大对危险水域治理和溺水网络数据库建立。5.改进上下学方式6.学会游泳7.建立问责制度,确保防溺工作落实8.政府推进防溺水宣传和教育进乡、村、户

关键词：农村溺亡中江防溺水教育

建筑企业加强资金管理和票据使用的优化策略探讨

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企业改革与管理 2024年第6期 138-140页

作者：曾智勇中铁十五局集团第五工程有限公司天津300131

当前,建筑企业面临着越来越复杂的市场竞争环境,使企业财务工作面临越来越多的挑战。有效的资金管理已成为企业提升财务管理水平、实现稳健发展的关键措施。资金管理的有序开展能够增强企业的财务稳定性,同时还能够提高项目运营效率,最... 详细信息

当前,建筑企业面临着越来越复杂的市场竞争环境,使企业财务工作面临越来越多的挑战。有效的资金管理已成为企业提升财务管理水平、实现稳健发展的关键措施。资金管理的有序开展能够增强企业的财务稳定性,同时还能够提高项目运营效率,最终促进建筑企业整体盈利能力的提升。在建筑企业开展项目运作的过程中,对资金管理的要求越来越高,为此,项目部门需要平衡票据与现金的使用,以保障资金的流动性与项目的顺利推进。

关键词：建筑企业资金管理票据使用现状策略

具有免疫佐剂活性的复杂三萜皂苷QS-21的合成研究

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具有免疫佐剂活性的复杂三萜皂苷QS-21的合成研究

作者：曾智勇江西师范大学

学位级别：硕士

作为齐墩果烷型三萜皂苷代表分子,QS-21因其强大的佐剂效力而广受关注,然而鉴于其结构的复杂性与不稳定性,它的合成与衍生化极其困难。David.Y.Gin课题组首次完成了QS-21及其衍生物的合成工作,然而在已有的合成路线中,由于皂皮酸价格昂... 详细信息

作为齐墩果烷型三萜皂苷代表分子,QS-21因其强大的佐剂效力而广受关注,然而鉴于其结构的复杂性与不稳定性,它的合成与衍生化极其困难。David.Y.Gin课题组首次完成了QS-21及其衍生物的合成工作,然而在已有的合成路线中,由于皂皮酸价格昂贵,分离产率低,它的获取成为了限制QS-21大规模合成一个重要因素。本文从商业可得的七叶皂苷出发,通过分离得到原七叶皂苷元,然后通过加氢脱硫、二碘化钐介导的α-脱氧、钯介导的还原脱氧以及铱催化的C-H官能团化等反应,建立了制备皂皮酸的可靠合成路线。此路线具有极大的灵活性,不仅能够得到皂皮酸,还能够用于刺囊酸,金合欢内酯的合成。此外,由于皂皮酸23位羰基的吸电子效应,其C3-OH的反应活性极低。因此,高效构建皂皮酸C3-OH糖苷键也是QS-21及其衍生物合成过程中的另一巨大挑战。本文以邻炔苯甲酸糖基为供体,一价金为催化剂,建立了一种高效的皂皮酸及其类似物C3-OH糖苷键的方法。并在此基础上完成了对QS-21的关键中间体皂皮酸-3-O-三糖皂苷的合成工作。

关键词：三萜皂苷免疫佐剂 QS-21 皂皮酸糖苷化邻炔基苯甲酸酯糖基给体

基于动态双注意力机制的跨模态行人重识别模型

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计算机应用 2022年第10期42卷 3200-3208页

作者：李大伟曾智勇福建师范大学计算机与网络空间安全学院福州350117 福建师范大学数字福建大数据安全技术研究所福州350117

针对跨模态行人重识别图像间模态差异大的问题,大多数现有方法采用像素对齐、特征对齐来实现图像间的匹配。为进一步提高两种模态图像间的匹配的精度,设计了一个基于动态双注意力机制的多输入双流网络模型。首先,在每个批次的训练中通... 详细信息

针对跨模态行人重识别图像间模态差异大的问题,大多数现有方法采用像素对齐、特征对齐来实现图像间的匹配。为进一步提高两种模态图像间的匹配的精度,设计了一个基于动态双注意力机制的多输入双流网络模型。首先,在每个批次的训练中通过增加同一行人在不同相机下的图片,让神经网络在有限的样本中学习到充分的特征信息;其次,利用齐次增强得到灰度图像作为中间桥梁,在保留了可见光图像结构信息的同时消除了颜色信息,而灰度图像的运用弱化了网络对颜色信息的依赖,从而加强了网络模型挖掘结构信息的能力;最后,提出了适用于3个模态间图像的加权六向三元组排序(WSDR)损失,所提损失充分利用了不同视角下的跨模态三元组关系,优化了多个模态特征间的相对距离,并提高了对模态变化的鲁棒性。实验结果表明,在SYSU-MM01数据集上,与动态双注意聚合(DDAG)学习模型相比,所提模型在评价指标Rank-1和平均精确率均值(mAP)上分别提升了4.66和3.41个百分点。

关键词：跨模态行人重识别多输入双流网络齐次增强加权六向三元组排序损失

基于YOLOv5的无人机航拍改进目标检测算法Dy-YOLO

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福建师范大学学报（自然科学版） 2024年第1期40卷 76-86页

作者：杨秀娟曾智勇福建师范大学计算机与网络空间安全学院福建福州350117

由于无人机航拍具有场景复杂多样,目标尺度变化剧烈,高速低空运动模糊等诸多特性,给目标检测带来了很大的挑战。针对无人机航拍目标检测效果不佳的问题,提出了Dy-YOLO模型,在YOLOv5的基础上引入Dynamic Head注意力,从尺度感知、空间位... 详细信息

由于无人机航拍具有场景复杂多样,目标尺度变化剧烈,高速低空运动模糊等诸多特性,给目标检测带来了很大的挑战。针对无人机航拍目标检测效果不佳的问题,提出了Dy-YOLO模型,在YOLOv5的基础上引入Dynamic Head注意力,从尺度感知、空间位置、多任务3个角度探索具有注意力机制的预测头潜力;设计了C3-DCN结构和Dynamic Head注意力相互配合增强特征提取能力;此外,还使用SimOTA标签分配方式来弥补小样本的损失,并使用CARAFE(content-aware resssembly of features)上采样算子,有效增强了不同卷积特征图的融合效果。在VisDrone2019测试集上,Dy-YOLO检测的平均均值精度达到了38.2%,较基线方法YOLOv5提高了7.1%,同时与主流的检测方法相比也取得更高的检测精度。结果表明,Dy-YOLO算法对于无人机航拍检测任务具有较好的性能。

关键词：目标检测注意力机制无人机航拍 YOLOv5 可变形卷积网络

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我国玉米生产现状分析及建议

粮油与饲料科技 2022年第3期 4-8页

作者：曾智勇新昌县种植业技术推广中心浙江新昌312500

我国玉米产业发展迅速,2020年播种面积达4126万hm^(2),是水稻播种面积的1.37倍,小麦播种面积的1.76倍,累计育成审定的品种17127个,创造了24948.75kg/hm^(2)高产记录,鲜食玉米、青贮玉米、优质蛋白玉米等特用玉米蓬勃发展,同时也存在着... 详细信息

我国玉米产业发展迅速,2020年播种面积达4126万hm^(2),是水稻播种面积的1.37倍,小麦播种面积的1.76倍,累计育成审定的品种17127个,创造了24948.75kg/hm^(2)高产记录,鲜食玉米、青贮玉米、优质蛋白玉米等特用玉米蓬勃发展,同时也存在着一些不足和问题。文章从加强玉米种子管理增加育种投入、适宜配套技术推广、推进玉米生产全程机械化、完善玉米产业配套政策等角度提出了对策建议。

关键词：玉米生产现状对策建议

舞蹈作品创作立意与构图研究 ——以原创作品《抬头·难》为例

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舞蹈作品创作立意与构图研究 ——以原...

作者：曾智勇广西师范大学

学位级别：硕士

手机是当下社会发展趋势下的一个时代产物,其强大的功能和实用价值让人们的衣食住行都与手机紧密相联,人们的生活方式也随着手机的出现发生了巨大变化,日常生活中人们十分依赖手机这一数字终端,并时时刻刻都将视线和注意力集中在手机所... 详细信息

手机是当下社会发展趋势下的一个时代产物,其强大的功能和实用价值让人们的衣食住行都与手机紧密相联,人们的生活方式也随着手机的出现发生了巨大变化,日常生活中人们十分依赖手机这一数字终端,并时时刻刻都将视线和注意力集中在手机所附带的一些软件、游戏、资讯等功能上,且过度沉迷其中,于是我们把无法控制自己沉迷于手机,且以致于影响人们正常生活的现象称为“低头族”现象。作品《抬头·难》是对“低头族”现象进行有力捕捉,将“玩手机”的生活体态加以提炼和升华的原创作品。编导通过宏观立意来把控作品的整体走向,且结合编排中“人物的设定”、“语言的提炼”、“道具的使用”以及整个作品“构图的研究”这四个方面来构建作品的整个创作特征。笔者编创和研究该作品,旨在深刻的剖析其“病态”化的生活习惯,用艺术形式的高度来批判此现象和引发人们的共鸣;其次是对作品的创作立意和构图进行分析和探索,从而提升笔者编创作品的能力。

关键词：低头族创作立意创作特征构图研究

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筹设期内民办学校之法律定性及其责任研究

人民法治 2024年第4期 39-44页

作者：周曼曾智勇南昌大学马克思主义学院教授和南昌大学法学院

民办教育是我国教育体系之重要补充,规范民办学校对于保障教育体系安全、维护师生权益、促进社会和谐具有重要意义。2018年最后修订的《民办教育促进法》(以下简称《民促法》)第十条第三款规定,民办学校应当具备法人条件。2021年修订的... 详细信息

民办教育是我国教育体系之重要补充,规范民办学校对于保障教育体系安全、维护师生权益、促进社会和谐具有重要意义。2018年最后修订的《民办教育促进法》(以下简称《民促法》)第十条第三款规定,民办学校应当具备法人条件。2021年修订的《民办教育促进法实施条例》(以下简称《民促法实施条例》)第五条规定,国家机构以外的社会组织或者个人可以单独或者联合举办民办学校。此类条款都规定了民办学校的筹设方式及其审批时限。

关键词：《民办教育促进法》民办学校法律定性民办教育筹设实施条例师生权益民促法