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1. 基于Transformer模型的手写数学公式语法树解码器

周伯瀚, 曹健, 王源

北京大学学报自然科学版 2023, 59 (6): 909-914. DOI: 10.13209/j.0479-8023.2023.085

摘要（294）

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PDF（pc）（551KB）（186）

目前对数学公式进行树结构解码的方法大多基于循环神经网络的结构, 训练效率低, 训练过程复杂, 基于此问题, 提出一种基于Transformer结构的手写数学公式识别模型, 可以直接对公式的语法树进行解码。在手写公式识别任务多个数据集上的实验结果表明, 所提出的Transformer树解码方法都取得超越Transformer序列解码方法的性能, 并展现出超越循环神经网络树解码方法的潜力。

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2. 基于自适应剪枝率与高效权重继承的神经网络通道剪枝方法

刘相呈, 曹健, 姚宏毅, 徐鹏涛, 张袁, 王源

北京大学学报自然科学版 2023, 59 (5): 764-772. DOI: 10.13209/j.0479-8023.2022.115

摘要（287）

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PDF（pc）（772KB）（207）

目前的通道级剪枝方法往往需要复杂的搜索和微调过程, 并且容易陷入局部最优解, 针对此问题, 提出一种新颖的通道剪枝框架(AdaPruner), 只需通过一次稀疏训练, 就可以针对各种预算复杂度, 自适应地生成相应的子网络, 并高效地选择适合当前结构的初始化权重。在图像分类任务的多个数据集上实验结果表明, 该方法在常用的残差网络和轻量级网络上的性能都优于以往剪枝方法。

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3. 基于知识蒸馏的脉冲神经网络强化学习方法

张领, 曹健, 张袁, 冯硕, 王源

北京大学学报自然科学版 2023, 59 (5): 757-763. DOI: 10.13209/j.0479-8023.2023.065

摘要（261）

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PDF（pc）（1417KB）（186）

提出一种基于知识蒸馏的脉冲神经网络(SNN)强化学习方法SDN。该方法利用 STBP 梯度下降法, 实现深度神经网络(DNN)向SNN 强化学习任务的知识蒸馏。实验结果表明, 与传统的SNN强化学习和DNN强化学习方法相比, 该方法可以更快地收敛, 能获得比 DNN参数量更小的SNN强化学习模型。将SDN部署到神经形态学芯片上, 证明其功耗比DNN低, 是高性能的SNN强化学习方法, 可以加速SNN强化学习的收敛。

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4. 基于ARM+FPGA异构平台的目标检测加速模块设计与实现

李放, 曹健, 李普, 谢豪, 赵雄波, 王源, 张兴

北京大学学报自然科学版 2022, 58 (6): 1035-1041. DOI: 10.13209/j.0479-8023.2022.089

摘要（539）

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PDF（pc）（814KB）（233）

为解决基于深度学习目标检测模型规模大、在边缘设备上难以部署的问题, 以YOLO目标检测模型为例, 设计实现基于ARM+FPGA异构平台的目标检测加速模块。该系统使用剪枝、量化后的压缩模型, 在FPGA实现神经网络前向推理加速, 在ARM中实现加速器调度。实验结果表明, 部署至Xilinx ZCU102开发板上, 该模块在200 MHz工作频率下, 平均计算性能达到425.8 GOP/s, 推理压缩模型速度达到30.3 fps, 模块功耗为3.56 W, 证明该加速模块具备可配置性。

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5. 基于离群值去除的卷积神经网络模型训练后量化预处理方法

徐鹏涛, 曹健, 陈玮乾, 刘晟荣, 王源, 张兴

北京大学学报自然科学版 2022, 58 (5): 808-812. DOI: 10.13209/j.0479-8023.2022.082

摘要（402）

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PDF（pc）（452KB）（249）

为了提高训练后量化模型的性能, 提出一种基于离群值去除的模型训练后量化预处理方法。该方法仅通过排序、比较等简易的操作, 实现权重、激活值的离群值去除, 使模型在量化时仅损失少量的信息, 从而提升量化模型的精度。实验结果表明, 在使用不同的量化方法前, 采用所提方法进行预处理, 可显著地提升性能。

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6. 基于可融合残差卷积块的深度神经网络模型层剪枝方法

徐鹏涛, 曹健, 孙文宇, 李普, 王源, 张兴

北京大学学报自然科学版 2022, 58 (5): 801-807. DOI: 10.13209/j.0479-8023.2022.081

摘要（501）

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PDF（pc）（846KB）（203）

针对当前主流的剪枝方法所获得的压缩模型推理时间较长和效果较差的问题, 提出一种易用且性能优异的层剪枝方法。该方法将原始卷积层转化为可融合残差卷积块, 然后通过稀疏化训练的方法实现层剪枝, 得到一种具有工程易用性的层剪枝方法, 兼具推理时间短和剪枝效果好的优点。实验结果表明, 在图像分类任务和目标检测任务中, 该方法可使模型在精度损失较小的情况下获得极高的压缩率, 优于先进的卷积核剪枝方法。

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7. 一种基于位线电荷循环的低功耗SRAM阵列设计

张瀚尊, 贾嵩, 杨建成, 王源

北京大学学报自然科学版 2021, 57 (5): 815-822. DOI: 10.13209/j.0479-8023.2021.039

摘要（724）

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PDF（pc）（1170KB）（221）

为了降低静态随机存储器(SRAM)的动态功耗, 提出一种基于位线电荷循环的读写辅助电路的SRAM阵列。与传统设计性比, 辅助电路中转和保存了在读写操作中本该被直接泄放掉的位线电荷, 并重新用于下一个周期的位线充电。提出的SRAM存储器采用标准14 nm FinFET spice模型搭建, 电源供电电压为0.8 V。仿真结果表明, 与传统设计相比, 提出的存储阵列的功耗可以降低23％~43％, 并将SNM 和WNM至少提高25％和647.9％。

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8. 一种改进的基于人体静电冲击模型应力的瞬态功率模型

曹鑫, 曹健, 王艺泽, 王源, 张兴

北京大学学报自然科学版 2018, 54 (5): 946-950. DOI: 10.13209/j.0479-8023.2018.044

摘要（695）

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PDF（pc）（510KB）（85）

提出一种改进的基于人体静电冲击模型(Human Body Model, HBM)应力的瞬态功率模型。利用HSPICE仿真软件, 模拟MOS管遭受的HBM应力, 得到对应的等效直流电压。HBM电路的预充电电压与MOS管对应的等效直流电压值的散点图表明, 两者保持线性关系, 并通过拉普拉斯变化得到证明。与现有的瞬态功率模型相比, 改进后的模型降低了在HBM应力作用下的计算复杂度, 可以更加简便地从统计学上预测MOS管栅氧击穿的发生, 给HBM冲击作用下MOS管栅氧化层可靠性的评估提供参考。

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9. 一种基于TLP输入的系统级ESD模型分析方法

王艺泽, 王源, 曹健, 张兴

北京大学学报（自然科学版） 2018, 54 (2): 293-298. DOI: 10.13209/j.0479-8023.2017.146

摘要（1044）

HTML （2）

PDF（pc）（1671KB）（329）

基于已有的传输线脉冲发生器(TLP)与IEC 61000-4-2应力的等效关系, 提出一种以TLP应力作为输入的系统级模型分析方法。与传统的IEC应力作为系统输入的分析方法相比, 该方法解决了对流入待测器件(DUT)残余能量的计算不够精确的问题, 同时提高了DUT失效预测方面的精准性。通过SPICE仿真, 预测了上述两种应力作为系统输入的DUT失效情况。通过相应的印制电路板(PCB)的实测验证, 进一步说明新提出的方法能够提高系统级失效预测的精准性。

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10. 单器件时钟负载限制竞争RAM锁存器设计

贾嵩,刘黎,李涛,李夏禹,王源,张钢刚

北京大学学报（自然科学版）

摘要（793）

PDF（pc）（417KB）（274）

提出一种新型RAM锁存器, 通过引入并行充电支路, 可避免开关电流和充电速度之间的矛盾。与传统结构相比, 新结构不仅能提高充电速度, 而且能降低短路功耗。此外, 新结构中时钟负载只有一个MOS管, 能有效降低时钟功耗。 Hspice仿真结果表明, 新的RAM n-锁存器和p-锁存器速度分别提高12.8%和25.5%, 功耗延迟积分别降低19.8%和26.9%。

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11. 适用于低功耗SRAM的高速电流模式灵敏放大器

唐文懿,贾嵩,徐鹤卿,孟庆龙,王源,张钢刚

北京大学学报（自然科学版）

摘要（742）

PDF（pc）（1602KB）（690）

提出一种新型电流模式SRAM灵敏放大器结构。该灵敏放大器采用两级结构, 通过增加一级基于锁存器结构的高速放大电路, 能够快速感应位线的电流变化并放大为全摆幅信号, 不仅能加快求值速度, 而且电流传送器还起到隔离直流通路、减少电路直通功耗的作用。基于1.0 V/65 nm工艺的HSPICE仿真结果显示, 与WTA灵敏放大器相比, 该灵敏放大器速度提高17%, 功耗减少86%。

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12. 基于FPGA与DLP的体三维显示系统设计方法与研究

曹健,焦海,王源,张兴

北京大学学报（自然科学版）

摘要（756）

PDF（pc）（2712KB）（473）

提出一种基于FPGA和DLP的旋转体三维图像生成系统的设计方法。该方法使用FPGA搭建成像处理单元, 对图像抖动与图层叠加算法处理后的合成图像视频流进行传输控制。视频流经SD卡存储控制单元、DDR2高速内存控制单元、像素帧处理和HDMI高清图像发送模块, 由DLP投影仪内的图像处理单元进行解码, 并将解码后的数字信号转化为光信号, 投射到高速旋转接收屏。该方法可使观测者在不佩戴3D眼镜的情况下, 从高速旋转屏中观看到物体多角度的三维空间立体图像。

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13. 适用于低电源电压的快速预充Flash灵敏放大器

黄鹏,王源,杜刚,张钢刚,康晋锋

北京大学学报（自然科学版）

摘要（693）

PDF（pc）（605KB）（395）

提出一种新型快速预充Flash灵敏放大器, 能够实现在低电源电压下的快速工作。采用反相器反馈控制的预充电路模块, 使得预充速度得以提升。还提出新型快速预充Flash灵敏放大器的改进型, 进一步使用反相器构成参考电压发生电路, 取消电流源模块, 从而降低功耗。新型电路在速度和功耗上有较大改善, 65 nm CMOS工艺条件下仿真结果表明, 相比传统结构，新结构预充速度提高15%, 功耗降低14%。

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14. 纳米尺度超低漏电ESD电源钳位电路研究

王源,张雪琳,曹健,陆光易,贾嵩,张钢刚

北京大学学报（自然科学版）

摘要（791）

PDF（pc）（665KB）（747）

提出一种新型超低漏电ESD电源钳位电路。该电路采用具有反馈回路的ESD瞬态检测电路, 能够减小MOS电容栅极?衬底之间电压差, 降低电路的泄漏电流, 抑制ESD泄放器件的亚阈值电流。65 nm CMOS工艺仿真结果表明, 在电路正常上电时, 泄漏电流只有24.13 nA, 比传统ESD电源钳位电路的5.42 μA降低两个数量级。

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15. 适用于位交叉布局的低电压SRAM单元

贾嵩,徐鹤卿,王源,吴峰锋,李涛,徐越

北京大学学报（自然科学版）

摘要（634）

PDF（pc）（326KB）（293）

提出一种9管单端SRAM单元结构, 该种SRAM单元采用读写分离方式, 具有较高的保持稳定性和读稳定性。该单元采用新的写操作方式, 使由其组成的存储阵列中, 处于“假读”状态的单元仍具有较高的稳定性, 因此在布局时能够采用位交叉布局, 进而采用简单的错误纠正码(ECC)方式解决由软失效引起的多比特错误问题。仿真结果显示, 当电源电压为300 mV时, 该种结构的静态噪声容限为100 mV, 处于“假读”状态的单元静态噪声容限为70 mV。

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16. 一种低时延的串行RapidIO端点设计方案

吴峰锋,贾嵩,王源,张大成

北京大学学报（自然科学版）

摘要（778）

PDF（pc）（2175KB）（551）

提出一种可兼容V1.3版本规范的低时延端点实现方案。在该方案中, 输出和输入路径上的多数模块工作在直通模式以产生稳定的低时延。对于事务接口, 请求和响应可以通过不同的用户定义端口输入并共享传输路径, 而且同时发起的事务能在安全的仲裁机制下保持有序传送。为了防止无效的数据传输, 废弃的事务包将会被改进的4队列式缓冲模块撤销。对于串行物理接口, 1x/4x链路能为事务包和控制符号提供可靠的数据传送, 并实现流量控制、错误检测及恢复等关键的链路管理功能。与参考设计相比, 此方案能获得更低的传输时延和更高的数据吞吐率。此方案的功能和性能已通过FPGA平台的验证, 因此能满足下一代高速嵌入式互连的应用需求。

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17. 改进的基于GSM标准二阶多位噪声耦合过采样调制器

李宏义,王源,贾嵩,张兴

北京大学学报（自然科学版）

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18. 新一代存储技术:阻变存储器

王源, 贾嵩,甘学温

北京大学学报（自然科学版）

摘要（934）

阻变存储器具有存储单元结构简单、工作速度快、功耗低、有利于提高集成密度等诸多优点,受到广泛的关注。作者论述了 RRAM 的基本结构和工作原理, 并介绍了三维集成和多值存储等 RRAM 新型技术。

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19. 一种适用于折叠插值型ADC的新型编码器

刘振,贾嵩,王源,吉利久,张兴

北京大学学报（自然科学版）

摘要（727）

提出了一种新的适用于折叠插值型ADC的高速低功耗的编码器。该编码器使用异或-或算法完成码制转换，并且利用新的串并联多米诺电路来实现。另外，还提出了一种新的宽范围的误差校正和位同步方法应用于此编码器中。仿真结果表明，此种新型编码器的功耗延迟积比常用的ROM 编码器降低了约56%，而且更适用于较高位数的折叠插值型ADC中。

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20. 一种改进的双控制通路锁相环

宋颖,王源,贾嵩,刘志,赵宝瑛

北京大学学报（自然科学版）

摘要（635）

提出一种改进的双控制通路锁相环结构。改进锁相环的两个控制通路有不同的压控振荡器增益。其中, 粗调节通路的压控振荡器增益较大, 用来调节锁相环的输出频率范围; 细调节通路的压控振荡器增益较小, 用来决定环路带宽, 同时优化锁相环的抖动特性。电路芯片采用SMIC 0. 18 μm CMOS Logic 工艺加工。后仿真结果表明该锁相环的输出频率范围为600 MHz到1. 6GHz, 并有良好的抖动特性。

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21. 新型低泄漏防闩锁ESD钳位保护电路

王源,贾嵩,张钢刚, 陈中建, 吉利久

北京大学学报（自然科学版）

摘要（828）

提出了一种新型抗静电泄放(ESD)钳位保护电路??栅控可控硅级联二极管串(gcSCR, CDS)结构。相比传统级联二极管串(CDS)结构,新结构利用插入的SCR管减小了钳位电路的泄漏电流和导通电阻,提高了电路的抗ESD能力;利用栅控的PMOS管,提高了维持电压,抑制了闩锁效应。0.35?μm标准CMOS工艺流片结果表明,该结构泄漏电流为12nA,抗ESD能力超过8kV。

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