Publicação em atas de evento científico Q1
Differentiable weightless neural networks
Alan T. L. Bacellar (Bacellar, A.); Zachary Susskind (Susskind, Z.); Maurício Breternitz (Breternitz Jr., M.); Eugene John (John, E.); Lizy K. John (John, L.); Priscila M. V. Lima (Lima, P.); Felipe M. G. França (França, F.); et al.
Proceedings of the 41st International Conference on Machine Learning, PMLR
Ano (publicação definitiva)
2024
Língua
Inglês
País
Áustria
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Abstract/Resumo
We introduce the Differentiable Weightless Neural Network (DWN), a model based on interconnected lookup tables. Training of DWNs is enabled by a novel Extended Finite Difference technique for approximate differentiation of binary values. We propose Learnable Mapping, Learnable Reduction, and Spectral Regularization to further improve the accuracy and efficiency of these models. We evaluate DWNs in three edge computing contexts: (1) an FPGA-based hardware accelerator, where they demonstrate superior latency, throughput, energy efficiency, and model area compared to state-of-the-art solutions, (2) a low-power microcontroller, where they achieve preferable accuracy to XGBoost while subject to stringent memory constraints, and (3) ultralow-cost chips, where they consistently outperform small models in both accuracy and projected hardware area. DWNs also compare favorably against leading approaches for tabular datasets, with higher average rank. Overall, our work positions DWNs as a pioneering solution for edge-compatible high-throughput neural networks.
Agradecimentos/Acknowledgements
Proceedings of the 41 st International Conference on Machine Learning
Palavras-chave
Machine learning,Differentiable networks,Weightless neural networks
  • Matemáticas - Ciências Naturais
  • Ciências da Computação e da Informação - Ciências Naturais
  • Engenharia Civil - Engenharia e Tecnologia
Registos de financiamentos
Referência de financiamento Entidade Financiadora
C645463824-00000063 Next Generation EU through PRR Project Route 25
#2326894 National Science Foundation (NSF)
UIDB/50008/2020 Fundação para a Ciência e a Tecnologia
3148.001 Semiconductor Research Corporation (SRC)