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基于内存计算的可扩展可编程神经网络推理加速器
摘要 — 本研究展示了一种可编程的内存计算 (IMC) 推理加速器，用于可扩展执行神经网络 (NN) 模型，利用高信噪比 (SNR) 电容模拟技术。IMC 加速计算并减少矩阵向量乘法 (MVM) 的内存访问，这在 NN 中占主导地位。加速器架构专注于可扩展执行，解决状态交换的开销以及在高密度和并行硬件中保持高利用率的挑战。该架构基于可配置的片上网络 (OCN) 和可扩展内核阵列，将混合信号 IMC 与可编程近内存单指令多数据 (SIMD) 数字计算、可配置缓冲和可编程控制集成在一起。这些内核支持灵活的 NN 执行映射，利用数据和管道并行性来解决跨模型的利用率和效率问题。介绍了一种原型，它采用了 16 nm CMOS 中演示的 4 × 4 核心阵列，实现了峰值乘法累加 (MAC) 级吞吐量 3 TOPS 和峰值 MAC 级能效 30 TOPS/W，均为 8 位操作。测量结果表明模拟计算具有很高的精度，与位真模拟相匹配。这实现了稳健且可扩展的架构和软件集成所需的抽象。开发的软件库和 NN 映射工具用于演示 CIFAR-10 和 ImageNet 分类，分别采用 11 层 CNN 和 ResNet-50，实现了 91.51% 和 73.33% 的准确度、吞吐量和能效、7815 和 581 图像/秒、51.5 k 和 3.0 k 图像/秒/W，具有 4 位权重和激活。
细胞和分子生物学
嗜酸乳杆菌（LA）和L. Reuteri（LR）在我们日常生活中被广泛用作食品添加剂或药物。在OVX小鼠中，LA和LR已被证明可以抑制骨质流失。 这项研究着手找出嗜酸乳杆菌和Reuteri如何影响OVX小鼠的骨骼质量以及产生这种影响的机制。 Fifty C57BL/6J female mice aged 6 weeks were subjected to five different treatments: sham surgery (sham), OVX surgery (OVX), OVX+LR (OVX and L. reuteri fed), OVX+LA (OVX and L. acidophilus fed), OVX+LR+LA (OVX and both L. reuteri and L. acidophilus co-fed), 分别。 OVX小鼠分组饲养直到16周龄。 收集血清样品，并通过ELISA确定IL-1β，IL-6，TNF-α和OCN水平。 使用微CT扫描仪进行了双侧股骨薄层扫描。 扫描区域是整个股骨。 扫描程序后，通过3D多模型软件产生骨密度的样品数据。 为了检查微生物组成和特征，在小鼠粪便上进行了Illumina高通量测序。 益生菌进食后，OVX小鼠显示小梁数量和厚度，骨体积分数以及小梁分离的减少。 IL-1β，IL-6和TNF-α的血液水平显着下降。 观察到的CHAO1和ACE指数显着增加。 肠道微生物的变化发生在所有小鼠中。 肠道微生物中指数的变化可能表明OVX小鼠的骨骼质量正在发生变化。在OVX小鼠中，LA和LR已被证明可以抑制骨质流失。这项研究着手找出嗜酸乳杆菌和Reuteri如何影响OVX小鼠的骨骼质量以及产生这种影响的机制。Fifty C57BL/6J female mice aged 6 weeks were subjected to five different treatments: sham surgery (sham), OVX surgery (OVX), OVX+LR (OVX and L. reuteri fed), OVX+LA (OVX and L. acidophilus fed), OVX+LR+LA (OVX and both L. reuteri and L. acidophilus co-fed), 分别。OVX小鼠分组饲养直到16周龄。血清样品，并通过ELISA确定IL-1β，IL-6，TNF-α和OCN水平。双侧股骨薄层扫描。扫描区域是整个股骨。扫描程序后，通过3D多模型软件产生骨密度的样品数据。为了检查微生物组成和特征，在小鼠粪便上进行了Illumina高通量测序。益生菌进食后，OVX小鼠显示小梁数量和厚度，骨体积分数以及小梁分离的减少。IL-1β，IL-6和TNF-α的血液水平显着下降。观察到的CHAO1和ACE指数显着增加。肠道微生物的变化发生在所有小鼠中。肠道微生物中指数的变化可能表明OVX小鼠的骨骼质量正在发生变化。在OVX小鼠中，Lac毒cill酸果皮在防止骨质流失方面具有与L. Reuteri相同的作用。 存在肠道微生物多样性的变化，某些细菌的丰富性以及乳核酸乳杆菌或/和/和l. reuteri后骨代谢中的炎症因子的变化的精确原理。在OVX小鼠中，Lac毒cill酸果皮在防止骨质流失方面具有与L. Reuteri相同的作用。存在肠道微生物多样性的变化，某些细菌的丰富性以及乳核酸乳杆菌或/和/和l. reuteri后骨代谢中的炎症因子的变化的精确原理。