A Knowledge Distillation Online Training Circuit for Fault Tolerance in Memristor Crossbar Array-Based Neural Networks

横杆开关 记忆电阻器 人工神经网络 计算机科学 培训(气象学) 蒸馏 容错 电子工程 电气工程 人工智能 工程类 电信 分布式计算 物理 气象学 有机化学 化学
作者
Mei Guo,Xingwei Zhang,Gang Dou,Herbert Ho‐Ching Iu
出处
期刊:IEEE Transactions on Circuits and Systems I-regular Papers [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:72 (11): 7120-7131 被引量:1
标识
DOI:10.1109/tcsi.2025.3561803
摘要

Knowledge distillation is widely used as an effective model compression technique to improve the performance of small models. Most of the current researches on knowledge distillation focus on the algorithmic level and ignore the potential benefits of hardware implementation. In this paper, a multi-loss knowledge distillation online training circuit based on memristor crossbar array is designed, which can improve the inference efficiency and reduce the power consumption of deep learning models on edge devices. The circuit is able to process data in real time, and it can be used to handle stuck-at-faults (SAF) caused by factors such as manufacturing defects in the memristor. Moreover, a fault detection scheme with low time cost is proposed in order to address the low efficiency of stuck-at-fault detection in memristor crossbar arrays. The scheme is combined with a self-compensating pruning method and knowledge distillation online training mechanism, which significantly improves the model training and inference capability of the circuit under fault conditions. Experimental results show that the multi-loss knowledge distillation online training improves the accuracy by 4.15% and 63.48% respectively in two models compared with traditional training schemes. The fault-tolerance scheme reduces the power consumption of the memristor crossbar arrays by 41.2% and 72.6% respectively on the two models, demonstrating its potential and advantages in edge computing.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
凤栖木兮完成签到 ,获得积分10
刚刚
eAN发布了新的文献求助10
刚刚
bill完成签到 ,获得积分10
刚刚
foceman发布了新的文献求助10
刚刚
foceman发布了新的文献求助10
刚刚
bl完成签到,获得积分10
刚刚
均儒完成签到,获得积分20
1秒前
liushikai应助11111采纳,获得20
1秒前
研友_方达完成签到,获得积分10
1秒前
火星上立果完成签到,获得积分10
2秒前
yu发布了新的文献求助10
2秒前
研友_Lpawrn完成签到,获得积分10
3秒前
3秒前
小狸包发布了新的文献求助10
4秒前
嘉佳完成签到,获得积分20
4秒前
打铁佬完成签到,获得积分10
4秒前
科研民工完成签到,获得积分10
4秒前
DDF完成签到 ,获得积分10
4秒前
sss完成签到 ,获得积分10
4秒前
机智的灵萱完成签到,获得积分10
4秒前
子焱完成签到,获得积分10
4秒前
科研小菜完成签到,获得积分20
4秒前
科研通AI6.3应助失眠静珊采纳,获得10
5秒前
feilong完成签到,获得积分10
5秒前
神奇的种子完成签到 ,获得积分10
7秒前
诸葛高澜完成签到,获得积分10
9秒前
9秒前
子焱发布了新的文献求助10
9秒前
嗯哼应助欢喜德天采纳,获得30
9秒前
JIAO完成签到,获得积分10
10秒前
热情代真完成签到,获得积分10
10秒前
AcademicElite完成签到,获得积分10
10秒前
JamesPei应助贺雪采纳,获得10
10秒前
11秒前
11111完成签到,获得积分10
11秒前
栗子完成签到,获得积分10
11秒前
11秒前
大力雅柏完成签到,获得积分10
11秒前
隐形的若灵完成签到,获得积分10
11秒前
笑笑完成签到 ,获得积分10
12秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
AnnualResearch andConsultation Report of Panorama survey and Investment strategy onChinaIndustry 1000
卤化钙钛矿人工突触的研究 1000
Engineering for calcareous sediments : proceedings of the International Conference on Calcareous Sediments, Perth 15-18 March 1988 / edited by R.J. Jewell, D.C. Andrews 1000
Continuing Syntax 1000
Signals, Systems, and Signal Processing 610
2026 Hospital Accreditation Standards 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6262932
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8084961
关于积分的说明 16892467
捐赠科研通 5333420
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2839018
邀请新用户注册赠送积分活动 1816482
关于科研通互助平台的介绍 1670213