Функціональна стійкість програмно-апаратної реалізації нейронної мережі: проєкт neurocomp

Навчальний заклад: Шпитьківський академічний ліцей «Скіф» Дмитрівської сільської ради Бучанського району Київської області

Автор: Сениш Тарас Юрійович

Відділення: Інформаційні технології

Секція: Комп'ютерна інженерія

Область: Київська

Опис:

Робота присвячена дослідженню функціональної стійкості нейронних мереж, реалізованих на розподіленій апаратній платформі з мікроконтролерів ESP32. Актуальність теми зумовлена зростанням кількості відповідальних систем на основі штучного інтелекту (автономний транспорт, медична діагностика, промислове управління), де вимоги до безперебійної роботи є критичними, а існуючі методи забезпечення надійності – надмірно дорогими або недостатньо ефективними. У роботі доведено функціональну стійкість при випадковому відключенні декількох нейронів під час роботи нейронної мережі. Також теоретично обґрунтовано та формалізовано механізм розподіленого представлення інформації, що виникає внаслідок навчання з Dropout (p = 0,5), оптимізатором Adam та mini-batch градієнтним спуском. Сформульовано та доведено твердження про розподілене представлення, інформаційну надмірність та критичний поріг відмов. Введено формальне визначення функціональної стійкості нейронної мережі з параметрами (k, α, δ). Побудовано діючу програмно–апаратну платформу на базі 20 модулів ESP32, об’єднаних у Wi-Fi mesh-мережу з координатором на Raspberry Pi 4. Проведено серію експериментів із програмним та фізичним відключенням нейронів. Підтверджено, що розподілені відмови у різних шарах впливають менше, ніж сконцентровані в одному шарі. Проведено порівняльний аналіз із класичними методами забезпечення надійності.