論文の概要: AHAR: Adaptive CNN for Energy-efficient Human Activity Recognition in Low-power Edge Devices

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2102.01875v1
• Date: Wed, 3 Feb 2021 04:49:16 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2021-02-04 17:11:17.147734
• Title: AHAR: Adaptive CNN for Energy-efficient Human Activity Recognition in Low-power Edge Devices
• Title（参考訳）: AHAR:低消費電力エッジデバイスにおけるエネルギー効率人間活動認識のための適応型CNN
• Authors: Nafiul Rashid, Berken Utku Demirel, Mohammad Abdullah Al Faruque
• Abstract要約: 本稿では,低消費電力エッジデバイスに適したエネルギー効率なヒューマンアクティビティ認識(AHAR)のための適応CNNを提案する。 AHARは、推論フェーズで使用するベースラインアーキテクチャの一部を選択する、新しい適応アーキテクチャを使用している。 w-HARデータセットの場合、我々のベースラインアーキテクチャはOpportunityデータセットと比較してエネルギー効率が著しく(422.38倍)、メモリ効率が14.29倍低い。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.927511651631258
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Human Activity Recognition (HAR) is one of the key applications of health monitoring that requires continuous use of wearable devices to track daily activities. State-of-the-art works using wearable devices have been following fog/cloud computing architecture where the data is classified at the mobile phones/remote servers. This kind of approach suffers from energy, latency, and privacy issues. Therefore, we follow edge computing architecture where the wearable device solutions provide adequate performance while being energy and memory-efficient. This paper proposes an Adaptive CNN for energy-efficient HAR (AHAR) suitable for low-power edge devices. AHAR uses a novel adaptive architecture that selects a portion of the baseline architecture to use during the inference phase. We validate our methodology in classifying locomotion activities from two datasets- Opportunity and w-HAR. Compared to the fog/cloud computing approaches for the Opportunity dataset, our baseline and adaptive architecture shows a comparable weighted F1 score of 91.79%, and 91.57%, respectively. For the w-HAR dataset, our baseline and adaptive architecture outperforms the state-of-the-art works with a weighted F1 score of 97.55%, and 97.64%, respectively. Evaluation on real hardware shows that our baseline architecture is significantly energy-efficient (422.38x less) and memory-efficient (14.29x less) compared to the works on the Opportunity dataset. For the w-HAR dataset, our baseline architecture requires 2.04x less energy and 2.18x less memory compared to the state-of-the-art work. Moreover, experimental results show that our adaptive architecture is 12.32% (Opportunity) and 11.14% (w-HAR) energy-efficient than our baseline while providing similar (Opportunity) or better (w-HAR) performance with no significant memory overhead.
• Abstract（参考訳）: 人間の活動認識(HAR)は、毎日の活動を追跡するためにウェアラブルデバイスの継続的な使用を必要とする健康監視の重要なアプリケーションの1つです。 ウェアラブルデバイスを使った最先端の作業は、携帯電話/リモートサーバでデータを分類するフォグ/クラウドコンピューティングアーキテクチャに従っている。 この種のアプローチは、エネルギー、レイテンシ、およびプライバシの問題に苦しむ。 したがって、ウェアラブルデバイスソリューションがエネルギーとメモリ効率を高めながら、適切なパフォーマンスを提供するエッジコンピューティングアーキテクチャに従います。 本稿では,低消費電力エッジデバイスに適したエネルギー効率HAR(AHAR)用Adaptive CNNを提案する。 AHARは、推論フェーズで使用するベースラインアーキテクチャの一部を選択する新しい適応アーキテクチャを使用します。 我々は2つのデータセット(オポチュニティとw-HAR)からロコモーションアクティビティを分類する手法を検証する。 Opportunityデータセットのフォグ/クラウドコンピューティングアプローチと比較して、ベースラインとアダプティブアーキテクチャは、それぞれ91.79%、91.57%の重み付きF1スコアを示している。 w-HARデータセットでは、ベースラインと適応アーキテクチャは、それぞれ97.55%、97.64%の重み付きF1スコアで最先端の作品よりも優れています。 実際のハードウェアでの評価では、我々のベースラインアーキテクチャはOpportunityデータセットの作業に比べてエネルギー効率が著しく(422.38倍)、メモリ効率が14.29倍低い。 w-harデータセットのベースラインアーキテクチャは、最先端の処理に比べて2.04倍のエネルギーと2.18倍のメモリを必要とする。 さらに, 適応型アーキテクチャは12.32% (Opportunity) であり, 11.14% (w-HAR) のエネルギー効率がベースラインよりも優れており, 類似の(Opportunity) や優れた(w-HAR) 性能はメモリオーバーヘッドを伴わない。

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