Desenvolvimento de uma arquitetura em hardware prototipada em FPGA para aplicações genéricas utilizando redes neurais artificiais embarcadas

AUTOR(ES)
FONTE

IBICT - Instituto Brasileiro de Informação em Ciência e Tecnologia

DATA DE PUBLICAÇÃO

22/02/2011

RESUMO

Propõe uma arquitetura em hardware, descrita em VHDL, desenvolvida para embarque de redes neurais artificiais, do tipo Multilayer Perceptron (MLP). Idealiza que, nessa arquitetura, as aplicações com RNA tenham facilidade no procedimento de embarque de uma rede neural MLP em hardware, bem como permitam fácil configuração de vários tipos de redes MLP em campo, com diferentes topologias (quantidade de neurônios e camadas). Uma rede de comunicação foi desenvolvida para fazer reuso de neurônios artificiais. A definição da arquitetura MLP que o sistema proposto irá se configurar e executar depende de uma entrada de dados específica, a qual define a quantidade de neurônios, camadas e tipos de funções de ativação em cada neurônio. Para permitir essa maleabilidade de configurações nas RNA, um conjunto de componentes digitais (datapath) e um controlador foram desenvolvidos para executar instruções que definirão a arquitetura da rede MLP. Desta forma, o hardware funcionará a partir de uma entrada de instruções previamente conhecidas por um usuário, as quais indicarão as características de uma determinada rede MLP, e o sistema irá garantir a execução da MLP desejada a partir dos neurônios artificiais desenvolvidos para o sistema, pelo controlador e pelos componentes do datapath, a rede de comunicação interligará os neurônios e auxilia no reuso dos mesmos. Separadamente, os pesos e bias terão de estar fixos, ou seja, a rede neural a ser embarcada já deve estar treinada de maneira off-line (realizada antecipadamente em software). A arquitetura vislumbra que o operador não necessite conhecer o dispositivo internamente, nem tampouco ter conhecimento sobre linguagem VHDL. O dispositivo reconfigurável e de prototipagem rápida FPGA foi escolhido para implementação, simulação e testes oportunizando aplicar o sistema a problemas reais do nosso cotidiano

ASSUNTO(S)

fpga vhdl rtl design redes neurais artificiais sistemas embarcados engenharia eletrica embedded systems artificial neural network rtl design fpga vhdl

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