Edgent 移動裝置與邊緣的協同推理

2021-09-25 04:32:38 字數 2001 閱讀 9807

本文出自於**edge intelligence: on-demand deep learning model co-inference with device-edge synergy ,主要介紹了一種移動裝置與邊緣協同作用的dnn協同推理框架。

在資源受限的移動裝置上執行dnn會帶來高能耗,而將dnns解除安裝到雲上執行時,由於無法控制長時間廣域網延遲,其效能也難以**。為了解決這些挑戰,在本文中我們提出來edgent,乙個協同和按需的dnn協同推理框架,它將裝置與邊緣協同作用。edgent包含兩個關鍵點:(1)自適應地將dnn計算劃分在裝置和邊緣之間的dnn分割槽,利用相鄰的混合計算資源進行實時的dnn推理;(2)通過在適當的中間dnn層提前退出來加速dnn推理,從而進一步降低計算延遲。

dnn處理的傳統方式是將移動裝置生成的輸入資料傳送到雲端進行處理,推理後將結果傳送回移動裝置。然而以雲端為中心的方案,大量資料需要借助長時間的廣域網資料傳輸來上傳到雲,導致高度端到端延遲和移動裝置能耗。為了減輕以雲為中心方法的延遲和能量瓶頸,乙個更好的方案是利用新型的邊緣計算正規化,邊緣計算支援低延遲和高效的dnn推理。

edgent進一步結合了dnn分割槽和dnn的正確規模,通過在中間dnn層的早期退出來加速dnn推理。但是早期退出會導致部分精度損失,因此edgent通過隨需應變的方式聯合優化dnn分割槽和正確規模。

我們採取一種向外擴充套件的方案,來釋放邊緣和移動裝置之間的協作優勢智慧型,從而緩解終端裝置的效能和能量瓶頸。在另一方面,dnn分割槽不足以滿足關鍵任務應用程式的嚴格及時性要求。因此,我們進一步應用了dnn的大小調整方法來加速dnn推理。

dnn劃分:將dnn劃分成兩部分,然後以較低的傳輸開銷將計算密集型的一部分轉移到伺服器,於是減少了端到端延遲。通過在裝置和邊緣之間的dnn劃分,我們能夠協作混合計算資源在靠近低延遲的dnn推理。

dnn正確大小:為了進一步降低延遲,我們可以將dnn正確調整大小的方法與dnn劃分相結合。dnn的適當大小可以通過提前退出機制來加速模型推理。直觀來說,dnn的適當調整進一步減少了dnn推理任務所需的計算量。

問題描述:給定預定義的和嚴格的延遲目標,我們在不違背截止日期要求的前提下要最大化精度。本文要解決的問題可以概括如下:給定乙個預定義的延遲要求,為了最大化dnn推理精度,應當如何聯合優化dnn劃分和正確大小的決定。

層延遲**:在估計dnn的執行時,edgent對每層的延遲進行建模,而不是在整個dnn的粒度上建模,這極大減小了分析開銷。基於每層的以上輸入,我們建立了乙個回歸模型來**基於分析的每層延遲。

edgent構建演算法描述:

當最佳劃分點可能變化時,我們可以看到最佳退出點隨著頻寬提公升也在變得更高,這意味著更高的頻寬會帶來更高的精度。

當頻寬增加時,模型的執行時間首先會大幅下降然後會突然上公升。這表明我們提出的基於回歸的延遲方案可以很好地預估實際的dnn模型執行時延遲。

隨著延遲需求的增加,最佳退出點會變得更高,這意味著乙個較大的延遲目標給予精度提公升更大的空間。

在這項工作中,我們提出來edgent,乙個協作和隨需應變的基於裝置-邊緣協同的dnn協同推理框架。針對低延遲邊緣智慧型,edgent引入了兩個設計關鍵點來調整dnn模型的延遲:(1)dnn分割槽支援邊緣和移動裝置之間的協作;(2)dnn正確大小決定了dnn的計算要求。

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