Поддерживаемые бэкенды

В Kaspersky Neuromorphic Platform поддерживаются следующие типы бэкендов:

• Бэкенды для CPU:
  • Однопоточный бэкенд для CPU. Бэкенд работает только в одном потоке. Вы можете использовать однопоточный бэкенд для отладки платформы и работы нейронной сети. Интерфейс к бэкенду реализован в классе SingleThreadedCPUBackend.
  • Многопоточный бэкенд для CPU. Бэкенд работает в нескольких потоках одновременно, что обеспечивает повышение скорости расчета нейронной сети. Вы можете использовать многопоточный бэкенд для обучения и исполнения импульсной нейронной сети. Интерфейс к бэкенду реализован в классе MultiThreadedCPUBackend.
    

    Нейронная сеть на основе искусственных нейронов, выполняющих временную суммацию входных сигналов, представленных импульсами (спайками) и взвешенных согласно весам входных связей, и генерацию выходного импульса согласно определенной пороговой функции активации.

• Бэкенд для исполнения импульсных нейронных сетей на нейроморфном процессоре Алтай-1 (далее также "бэкенд AltAI SNN"):

  Интерфейс к бэкенду реализован в классе AltAIBackend. Класс AltAIBackend предоставляет стандартные функции, предоставляемые базовым классом Backend.

  В качестве типа устройства вы можете выбрать как аппаратный процессор нейроморфного процессора Алтай-1, так и его программный эмулятор. Для аппаратного процессора используется фиксированная конфигурация ядер. При выборе программного эмулятора в качестве типа устройства вы можете изменить параметры конфигурации ядер нейроморфного процессора Алтай-1 с помощью метода программного эмулятора load_core_grid_params(), а также задать расположение портов ввода и вывода в конфигурации ядер с помощью метода make_standart_north_port().

  Метод load_core_grid_params() необходимо вызвать перед инициализацией бэкенда.

  На рисунке ниже представлена схема взаимодействия компонентов платформы при использовании бэкенда AltAIBackend. Импульсная нейронная сеть создается с помощью компонентов платформы. Обучение нейронной сети необходимо выполнить и обучается методом синаптической пластичности. На данный момент бэкенд AltAIBackend поддерживает нейроны по модели AltAILIF и синапсы по модели DeltaSynapse, при этом веса синапса должны быть целочисленными и находиться в диапазоне от -255 до 255.

  Выполнение обучения импульсной нейронной сети доступно на центральном процессоре методом синаптической пластичности. Если требуется, вы можете реализовать и использовать собственные методы обучения и бэкенды.

  Далее нейронная сеть проверяется на соответствие ограничениям нейроморфного процессора Алтай-1 и переводится в формат, поддерживаемый процессором для ее исполнения. Исполнение импульсной нейронной сети возможно как на программном эмуляторе, так и непосредственно на аппаратном процессоре Алтай-1.

  

  Схема взаимодействия платформы с бэкендом AltAI SNN

• Бэкенды для обучения и исполнения искусственных нейронных сетей, преобразованных в импульсные (далее также "бэкенды AltAI ANN2SNN"):
  

  Нейронная сеть на основе искусственных нейронов, выполняющих одномоментную суммацию входных сигналов, представленных числами и взвешенных согласно весам входных связей, и генерацию выходного числового сигнала согласно заданной функции активации.

  • Бэкенд аппаратного обеспечения нейроморфного процессора Алтай-1;
  • Бэкенд программного эмулятора нейроморфного процессора Алтай-1.

  Обучение нейронной сети производится обратным распространением ошибки с квантованием весов.

  На рисунке ниже представлена схема взаимодействия компонентов платформы при использовании бэкендов AltAI ANN2SNN. Нейронная сеть создается с помощью тернарных слоев пакета ANN2SNN, реализованной как часть Python-фреймворка, и обучается путем обратного распространения ошибки с квантованием весов. Далее нейронная сеть размещается с помощью утилиты placer для ее исполнения на нейроморфном процессоре Алтай-1. Во время размещения нейронная сеть проверяется на соответствие ограничениям нейроморфного процессора и переводится в формат, поддерживаемый процессором для ее исполнения.

  Бэкенды AltAI ANN2SNN реализованы в пакете, отдельном от бэкендов для CPU и бэкенда AltAI SNN.

  

  Схема взаимодействия компонентов платформы при использовании пакета AltAI ANN2SNN