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2025 article

Dynamic Tsetlin Machine Accelerators for On-Chip Training Using FPGAs

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2Institutions déclarées
2Pays d’affiliation déclarés

Rattachement africain : gb, in. Niveau de preuve : code pays fourni par la source.

Le résumé fourni par la source

The increased demand for data privacy and security in machine learning (ML) applications has put impetus on effective edge training on Internet-of-Things (IoT) nodes. Edge training aims to leverage speed, energy efficiency and adaptability within the resource constraints of the nodes. Deploying and training Deep Neural Networks (DNNs)-based models at the edge, although accurate, posit significant challenges from the back-propagation algorithm’s complexity, bit precision trade-offs, and heterogeneity of DNN layers. This paper presents a Dynamic Tsetlin Machine (DTM) training accelerator as an alternative to DNN implementations. DTM utilizes logic-based on-chip inference with finite-state automata-driven learning within the same Field Programmable Gate Array (FPGA) package. Underpinned on the Vanilla and Coalesced Tsetlin Machine algorithms, the dynamic aspect of the accelerator design allows for a run-time reconfiguration targeting different datasets, model architectures, and model sizes without resynthesis. This makes the DTM suitable for targeting multivariate sensor-based edge tasks. Compared to DNNs, DTM trains with fewer multiply-accumulates, devoid of derivative computation. It is a data-centric ML algorithm that learns by aligning Tsetlin automata with input data to form logical propositions enabling efficient Look-up-Table (LUT) mapping and frugal Block RAM usage in FPGA training implementations. The proposed accelerator offers 2.54x more Giga operations per second per Watt (GOP/s per W) and uses 6x less power than the next-best comparable design.

Ce résumé expose les affirmations des auteurs. BNTIC ne l’interprète pas comme une validation indépendante des résultats.

Le contrôle bibliographique ouvert

DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.

Titre Crossref
Dynamic Tsetlin Machine Accelerators for On-Chip Training Using FPGAs
Date Crossref
01/11/2025
Éditeur
Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE)
Type
journal-article

Ce recoupement confirme des métadonnées liées au DOI. Il ne confirme ni la méthode ni les conclusions de l’étude, et il ne compte pas comme une seconde source scientifique indépendante.

Où se fait cette recherche

  • Newcastle University pays non établi dans la notice
    Université ou école supérieure
  • Indian Institute of Technology Jammu pays non établi dans la notice
    Université ou école supérieure
  • School of Engineering Microsystems Research Group pays non établi dans la notice
    Université ou école supérieure
  • IIT Jammu pays non établi dans la notice
    Institution

Newcastle University, Indian Institute of Technology Jammu et Microsystems Research Group — School of Engineering, avec 1 autre affiliation.

Une affiliation ne permet pas de déduire la nationalité d’un auteur.

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