FPGA implementation of Neural networks using fixed-point data types

Abstract

La capacidad de estimar funciones no lineales hace que las redes neuronales sean una de las herramientas más usadas para aplicar fusión sensorial, permitiendo combinar la salida de diferentes sensores para obtener información de la que a priori no se dispone. Por otra parte, la capacidad de procesamiento paralelo de las FPGAs (Field-Programmable Gate Array) las hace idóneas para implementar redes neuronales ubicuas, permitiendo inferir resultados más rápido que una CPU (Central Processing Unit) sin necesidad de una conexión activa a internet. De esta forma, en este artículo se propone un flujo de trabajo para diseñar, entrenar e implementar una red neuronal en una FPGA Xilinx PYNQ Z2 que use tipos de dato de punto fijo para hacer fusión sensorial. Dicho flujo de trabajo es probado mediante el desarrollo de una red neuronal que combine las salidas de una nariz artificial de 16 sensores para obtener una estimación de las concentraciones de CH₄ y C₂H₄.