Desenvolvimento de rede neural profunda com FPGA para aplicação em Robótica móvel

• Processo: 22/03275-0
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de maio de 2022
• Data de Término da vigência: 28 de fevereiro de 2023
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Ciência da Computação - Sistemas de Computação
• Pesquisador responsável: José Eduardo Cogo Castanho
• Beneficiário: Lucas Flavio Reis Mazzetto
• Instituição Sede: Faculdade de Engenharia (FE). Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus de Bauru. Bauru , SP, Brasil
• Assunto(s): Robôs móveis Aprendizagem profunda Sistemas embarcados Circuitos FPGA
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Fpga | Redes Neurais Profundas | Robótica móvel | Sistemas Embarcados | Processadores Dedicados

Resumo

Ainda que redes neurais profundas sejam adequadas para resolução de diversos problemas, o processamento destes modelos de aprendizagem de máquina envolve um elevado custo computacional. Para lidar com isso, são normalmente utilizadas unidades de processamento gráfico, as quais são apropriadas para os cálculos efetuados por esses algoritmos, ou processadores em nuvem, que podem fazer o processamento remotamente por meio da internet. Todavia, o excessivo consumo de energia e a latência envolvida no uso desses equipamentos podem ser fatores limitantes para algumas aplicações, como em sistemas embarcados de robôs móveis. Alternativamente, a implementação de redes neurais profundas pode ser realizada utilizando processadores especialmente desenvolvidos para este propósito. Os dispositivos Field Programmable Gate Array (FPGA) apresentam grande potencial para esse fim, pois possuem como características o baixo consumo de energia e grande poder computacional. Entretanto, costumam ser menos usados devido aos recursos limitados, como pouca memória e baixa frequência de operação, bem como à complexidade de implementação dos modelos de redes neurais no hardware disponível. Este projeto de pesquisa tem por objetivo investigar o emprego de FPGA, com a realização de experimentos, para avaliar a viabilidade de diferentes técnicas de execução de modelos de redes neurais profundas, no contexto da sua aplicação em robôs móveis. A avaliação deverá ser realizada comparando o desempenho computacional dessas implementações com as de outros sistemas computacionais usualmente utilizados em sistemas embarcados. Também se pretende com o projeto, investigar e dominar o conjunto de técnicas necessárias para o desenvolvimento e aplicação de sistemas embarcados com dispositivos FPGA.(AU)