メモリ型再構成エッジデバイスにおける高信頼性知的処理機能の設計法に関する研究

存储器型可重构边缘设备高可靠智能处理功能设计方法研究

• 批准号: 22K11955
• 负责人: 王 森レイ
• 金额: $ 2.33万
• 依托单位: Ehime University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K11955/
• 关键词: AI（人工知能）; MRP; ニューラルネットワーク（NN）; シストリックアレイ; 深層強化学習; 集積回路回路; シストリックアーキテクチャ; メモリ; ディペンダブルコンピューティング; テスト

IoTと人工知能(AI)技術の発達に伴い，データの発生するエッジまたはエンドポイント（現場）側に高信頼性の知的処理機能を実現することが求められる。本研究では、汎用メモリをシストリックアレイ形式で配置したメモリ型論理再構成プロセッサ（MRP: Memorism Reconfigurable Processor）デバイスを用いて、高信頼性の知的処理を実現することを目指し、以下の3つの目標を設定している。①MRP における行列演算回路の実装方法の検討と評価、②MRP のLUT 行列構造に適する推論処理のためのNNモデル設計と実装方法の開発、③MRP のメモリシストリックアレイに対するテスト容易化設計法の提案。2022年度では、まず目標①に関して、ニューラルネットワーク処理における必要な行列積演算を実装するため、MRPで量子化を活用した積和演算領域の実装方法を提案し、演算誤差を減らすことができる量子化手法を評価した。次に②において、先行研究で提案されたスパースニューラルネットワーク（MNN）の隠れ層の過疎化による演算精度低下問題に対処するため、MRPデバイスのLUT双方向論理再構成機能を活用し、折り畳み型MNN（Folding-MNN）を提案した。最後に③では、シストリックアレイ構造を持つデバイスのテストアクセスを容易にするために、セキュリティ対策を有するバウンダリスキャンテスト機構（SAL-JTAG）を提案した。さらに、プロセスエレメント（PE）論理回路のテスト容易化のために、深層強化学習を用いた検査点挿入方法を提案した。

随着物联网和人工智能（AI）技术的发展，需要在数据产生的边缘或端点（站点）实现高可靠的智能处理功能。在本研究中，我们的目标是使用基于存储器的逻辑可重构处理器（MRP）设备实现高度可靠的智能处理，其中通用存储器以脉动阵列格式排列。 ①研究和评估MRP中矩阵运算电路的实现方法，②开发适合MRP LUT矩阵结构的推理处理的NN模型设计和实现方法，③提出MRP存储器脉动阵列的可测试性设计方法。在2022财年，为了实现神经网络处理中必要的矩阵乘法运算，我们将提出一种在MRP中利用量化的乘积和运算区域的实现方法，并将引入可以减少计算误差的量化方法。评价。接下来，在②中，为了解决先前研究中提出的稀疏神经网络（MNN）中由于隐藏层减少而导致计算精度降低的问题，我们利用MRP设备的LUT双向逻辑重构功能来创建可折叠的提出了 MNN（Folding-MNN）。最后，在③中，我们提出了一种具有安全措施的边界扫描测试机制（SAL-JTAG），以方便对脉动阵列结构的器件进行测试访问。此外，我们提出了一种使用深度强化学习的测试点插入方法，以方便过程元件（PE）逻辑电路的测试。

项目成果

サイバーフィジカルシステムにおけるセキュリティ脅威と対策について

信息物理系统的安全威胁及对策

• 发表时间: 2022
• 作者: 塩谷 晃平;魏少奇;王 森レイ;甲斐 博;高橋 寛;林 慶浩;王 森レイ
• 通讯作者: 王 森レイ

ワンタイムパスワードによるJTAG アクセス認証アーキテクチャのFPGA 実装と機能検証

一次性密码JTAG访问认证架构的FPGA实现及功能验证

• 发表时间: 2022
• 作者: 馬 竣;岡本 悠;魏 少奇;王 森レイ;甲斐 博;高橋 寛;清水 明宏
• 通讯作者: 清水 明宏

軽量なワンタイムパスワード認証方式を用いたJTAGアクセス機構のFPGA実装と面積評価

使用轻量级一次性密码认证方法的 JTAG 访问机制的 FPGA 实现和区域评估

• 发表时间: 2022
• 期刊: 信学技報
• 作者: 岡本 悠 ; 馬 竣 ; 王 森レイ ; 甲斐 博 ; 高橋 寛 ; 清水明宏
• 通讯作者: 清水明宏

エッジデバイスにおける SAS 認証回路の設計と実装

边缘设备中SAS认证电路的设计与实现

• 发表时间: 2022
• 作者: 岡本 悠;王 森レイ;甲斐 博;高橋 寛;清水 明宏
• 通讯作者: 清水 明宏

グラフニューラルネットワークと深層強化学習による論理回路のテストポイント選択法

利用图神经网络和深度强化学习的逻辑电路测试点选择方法

• 发表时间: 2022
• 期刊: 信学技報
• 作者: 魏 少奇 ; 塩谷晃平 ; 王 森レイ ; 甲斐 博 ; 樋上喜信 ; 高橋 寛
• 通讯作者: 高橋 寛