卷积神经网络(CNN)是一种常用于图像处理的深度学习方法, 在图像的分类、识别和分割等方面取得了巨大的成功。然而,这样一个强大的算法经常需要占据大量的时间进行训练。要加快CNN训练的速度,就需要使用硬件加速。
在卷积计算中,乘法器的使用频率非常高。还有大量的矩阵运算和后正则化等计算操作。这些操作都可以通过硬件并行化来实现了,因此,我们可以利用专用硬件来加速CNN的训练。此外,GPU的广泛应用也提升了CNN训练的性能。
使用硬件加速CNN的最大好处是显著加快训练速度。使用GPU加速CNN训练通常可以将训练时间缩短到原来的十分之一。另外,硬件加速器可以提高模型的精度,因为在计算时,硬件加速器可以保持高精度计算。一些专用芯片也可以提供低功耗和高带宽,进一步提高了CNN训练的效率。
在实际应用中,许多公司和研究机构都开发了自己的CNN硬件加速器。例如,Google开发了Tensor Processing Unit(TPU),它使用ASIC设计来实现CNN的计算,能够显著加快Google的神经网络训练速度。 英特尔的FPGA加速技术,Nvidia的GPU技术,也是在这个领域中非常著名的。 目前,CNN硬件加速器已经广泛应用于人脸识别、语音识别、自然语言处理等领域。