Collaborative Research: SHF: Medium: Heterogeneous Architecture for Collaborative Machine Learning

协作研究:SHF:媒介:协作机器学习的异构架构

基本信息

  • 批准号:
    2106610
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 40万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Continuing Grant
  • 财政年份:
    2021
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2021-07-15 至 2024-06-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The recent breakthrough of on-device machine learning with specialized artificial-intelligence hardware brings machine intelligence closer to individual devices. To leverage the power of the crowd, collaborative machine learning makes it possible to build up machine-learning models based on datasets that are distributed across multiple devices while preventing data leakage. However, most existing efforts are focused on homogeneous devices; given the widespread yet heterogeneous participants in practice, it is urgently important but challenging to manage immense heterogeneity. The research team develops heterogeneous architectures for collaborative machine learning to achieve three objectives under heterogeneity: efficiency, adaptivity, and privacy. The proposed heterogeneous architecture for collaborative machine learning is bringing tangible benefits for a wide range of disciplines that employ artificial intelligence technologies, such as healthcare, precision medicine, cyber physical systems, and education. The research findings of this project are intended to be integrated with the existing courses and K-12 programs. Furthermore, the research team is actively engaged in activities that encourage students from underrepresented groups to participate in computer science and engineering research.This project provides the theoretical underpinning and empirical evidence for an efficient, adaptive and privacy-preserving design under heterogeneity, which fills a critical void - the existing collaborative machine-learning approach fails to manage the immense heterogeneity in practice. This project centers on three aspects: (1) design of specialized neural architectures for heterogeneous hardware platforms to cope with the limited efficiency of collaborative training due to heterogeneity; (2) design of an efficient and adaptive knowledge-transfer framework to bridge heterogeneous participants based on their underlying proximity benefits; (3) privacy strategies for heterogeneous collaboration by identifying new vulnerabilities and developing privacy-preserving mechanisms. A general-purpose testbed is built to rigorously validate the proposed research and expand the impact of this project. It is expected that this project opens a new research paradigm to unleash the utmost potential of heterogeneous and collaborative machine intelligence.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
最近,配备了专门的人工智能硬件的设备上机器学习取得了突破,使机器智能更接近于个人设备。为了利用群体的力量,协作机器学习使基于分布在多个设备上的数据集建立机器学习模型成为可能,同时防止数据泄露。然而,大多数现有的努力都集中在同构设备上;鉴于实践中广泛而不同种类的参与者,管理巨大的异构性是迫切重要但具有挑战性的。该研究团队开发了用于协作机器学习的异质体系结构,以实现异构性下的三个目标:效率、适应性和隐私。拟议的协作机器学习的异类架构正在为医疗保健、精确医学、网络物理系统和教育等采用人工智能技术的广泛学科带来实实在在的好处。该项目的研究成果旨在与现有的课程和K-12课程相结合。此外,研究团队还积极开展活动,鼓励来自代表性不足群体的学生参与计算机科学和工程研究。该项目为异构性下高效、自适应和隐私保护的设计提供了理论支持和经验证据,填补了一个关键的空白--现有的协作式机器学习方法无法管理实践中的巨大异质性。该项目主要集中在三个方面:(1)为异构性硬件平台设计专门的神经体系结构,以应对由于异构性而导致的协作训练的有限效率;(2)设计一个高效和自适应的知识转移框架,以基于不同参与者的潜在邻近利益来连接他们;(3)通过识别新的漏洞和开发隐私保护机制,为异类协作制定隐私策略。建立了一个通用的试验台,以严格验证所提出的研究,扩大该项目的影响。预计该项目开启了一种新的研究范式,以释放异质和协作机器智能的最大潜力。该奖项反映了NSF的法定使命,并通过使用基金会的智力优势和更广泛的影响审查标准进行评估,被认为值得支持。

项目成果

期刊论文数量(1)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Coarse-Grained Floorplanning for streaming CNN applications on Multi-Die FPGAs
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Christophe Bobda其他文献

Application of ASP for Automatic Synthesis of Flexible Multiprocessor Systems from Parallel Programs
ASP在并行程序自动综合灵活多处理器系统中的应用
  • DOI:
    10.1007/978-3-642-04238-6_64
  • 发表时间:
    2009
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Harold Ishebabi;Philipp Mahr;Christophe Bobda;Martin Gebser;Torsten Schaub
  • 通讯作者:
    Torsten Schaub
Heuristics for Flexible CMP Synthesis
灵活 CMP 合成的启发式方法
  • DOI:
    10.1109/tc.2010.77
  • 发表时间:
    2010
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Harold Ishebabi;Christophe Bobda
  • 通讯作者:
    Christophe Bobda
On-chip transactional memory system for FPGAs using TCC model
使用 TCC 模型的 FPGA 片上事务存储系统
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2009
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Philipp Mahr;Alexander Heine;Christophe Bobda
  • 通讯作者:
    Christophe Bobda
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Travel: NSF Student Travel Grant for The 32nd IEEE International Symposium On Field-Programmable Custom Computing Machines (FCCM 2024)
旅行:第 32 届 IEEE 国际现场可编程定制计算机研讨会 (FCCM 2024) 的 NSF 学生旅行补助金
  • 批准号:
    2411045
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 40万
  • 项目类别:
    Standard Grant
NSF Student Travel Grant for 2020 IEEE International Symposium On Field-Programmable Custom Computing Machines (FCCM 2020)
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  • 批准号:
    2016161
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 40万
  • 项目类别:
    Standard Grant
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CNS 核心:小型:用于 FPGA 加速云和数据中心中安全多租户的硬件/软件基础设施
  • 批准号:
    2007320
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 40万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: SHF: Small: Decentralized Edge Computing Platform for Privacy-Preserving Mobile Crowdsensing
合作研究:SHF:小型:用于保护隐私的移动群体感知的去中心化边缘计算平台
  • 批准号:
    2007210
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 40万
  • 项目类别:
    Standard Grant
CSR: Small: Reconfigurable In-Sensor Architectures for High Speed and Low Power In-situ Image Analysis
CSR:小型:可重构传感器内架构,用于高速、低功耗原位图像分析
  • 批准号:
    1946088
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 40万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
CSR: Small: Reconfigurable In-Sensor Architectures for High Speed and Low Power In-situ Image Analysis
CSR:小型:可重构传感器内架构,用于高速、低功耗原位图像分析
  • 批准号:
    1618606
  • 财政年份:
    2016
  • 资助金额:
    $ 40万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
EAGER: GOALI: Distributed Embedded Vision System for Multi-Unmanned Ground Vehicle Coordination in Indoor Environments
EAGER:GOALI:用于室内环境中多无人地面车辆协调的分布式嵌入式视觉系统
  • 批准号:
    1547934
  • 财政年份:
    2015
  • 资助金额:
    $ 40万
  • 项目类别:
    Standard Grant
US-Cameroon Planing Research Visit on Combined Binary Code Translation and Synthesis for Heterogeneous Multiprocessor Systems, January 2014
美国-喀麦隆计划对异构多处理器系统的组合二进制代码翻译和合成进行研究访问,2014 年 1 月
  • 批准号:
    1346542
  • 财政年份:
    2013
  • 资助金额:
    $ 40万
  • 项目类别:
    Standard Grant
CSR: Medium: Collaborative Research: Self-Coordination in Cooperative Smart Camera Networks Incorporating System-On-Chip Reconfiguration
CSR:媒介:协作研究:结合片上系统重新配置的协作智能相机网络中的自协调
  • 批准号:
    1302596
  • 财政年份:
    2013
  • 资助金额:
    $ 40万
  • 项目类别:
    Standard Grant

相似国自然基金

Research on Quantum Field Theory without a Lagrangian Description
  • 批准号:
    24ZR1403900
  • 批准年份:
    2024
  • 资助金额:
    0.0 万元
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    省市级项目
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    31224802
  • 批准年份:
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  • 资助金额:
    24.0 万元
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    专项基金项目
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    31024804
  • 批准年份:
    2010
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  • 项目类别:
    专项基金项目
Cell Research (细胞研究)
  • 批准号:
    30824808
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    2008
  • 资助金额:
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    专项基金项目
Research on the Rapid Growth Mechanism of KDP Crystal
  • 批准号:
    10774081
  • 批准年份:
    2007
  • 资助金额:
    45.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

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Collaborative Research: SHF: Small: LEGAS: Learning Evolving Graphs At Scale
协作研究:SHF:小型:LEGAS:大规模学习演化图
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    2024
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    $ 40万
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    2024
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    $ 40万
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Collaborative Research: SHF: Medium: Tiny Chiplets for Big AI: A Reconfigurable-On-Package System
合作研究:SHF:中:用于大人工智能的微型芯片:可重新配置的封装系统
  • 批准号:
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  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 40万
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    Standard Grant
Collaborative Research: SHF: Medium: Toward Understandability and Interpretability for Neural Language Models of Source Code
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  • 批准号:
    2423813
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 40万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: SHF: Medium: Enabling GPU Performance Simulation for Large-Scale Workloads with Lightweight Simulation Methods
合作研究:SHF:中:通过轻量级仿真方法实现大规模工作负载的 GPU 性能仿真
  • 批准号:
    2402806
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 40万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: SHF: Medium: Differentiable Hardware Synthesis
合作研究:SHF:媒介:可微分硬件合成
  • 批准号:
    2403135
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 40万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: SHF: Medium: Tiny Chiplets for Big AI: A Reconfigurable-On-Package System
合作研究:SHF:中:用于大人工智能的微型芯片:可重新配置的封装系统
  • 批准号:
    2403409
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 40万
  • 项目类别:
    Standard Grant
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知道了