重离子对 IBM NorthPole 上推理性能的影响

《IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering》：The Effect of Heavy Ions on Inference Performance on the IBM NorthPole

　　**摘要：**商用现成（COTS）领域专用加速器越来越被认为适用于太空任务。它们能够使通用微处理器满足人工智能（AI）的计算要求。对这些加速器进行辐射测试是确定其是否适用于太空应用的关键步骤。IBM NorthPole 是一种神经推理架构加速器，已在布鲁克海文国家实验室（BNL）的美国宇航局空间辐射实验室（NSRL）进行了重离子测试。辐射测试是在使用 YOLOv4 对 xView 数据集运行推理时进行的。我们的测量结果得出单粒子功能中断（SEFI）饱和截面为 2.79 × 10?? cm2，每个核心的饱和 SEFI 截面为 1.09 × 10?? cm2/核心。NorthPole 中的单粒子翻转（SEUs）并未立即导致准确性的灾难性下降，这是在编程使用 YOLOv4 时对 SEU 容忍度的一个迹象。在太空任务的背景下，NorthPole 将极大地受益于对其分布式内存概念的重设计，旨在提高辐射容忍度。**I. 引言**当前的抗辐射加固处理器为太空应用中实时人工智能（AI）和机器学习（ML）提供了有限的计算和内存资源。虽然在计算密度方面架构有所不同，但 RAD5545 等太空级处理器落后于 NVIDIA Tegra X1 [1] 等商用现成（COTS）片上系统（SoC）处理器。像 Tegra X1 这样的 COTS 处理器显示出潜力，有望解决计算能力低的问题，并使在轨系统能够利用 AI/ML。专门用于 AI/ML 加速的领域专用组件可以提供更高效的解决方案。这些组件加速神经网络中计算复杂的操作，让飞行处理器执行预处理、后处理和其他任务。