计算机科学 > 机器学习
[提交于 2025年7月16日
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标题: 基于$MoS_2$基于闪存的模拟CAM的可信树型机器学习,具有固有的软边界
标题: Trustworthy Tree-based Machine Learning by $MoS_2$ Flash-based Analog CAM with Inherent Soft Boundaries
摘要: 人工智能的快速发展引发了对其可信度的担忧,尤其是在可解释性和鲁棒性方面。 基于树的模型如随机森林和XGBoost在表格数据的可解释性和准确性方面表现出色,但由于数据局部性差和数据依赖性高,扩展它们仍然计算成本高昂。 以前尝试使用模拟内容可寻址存储器(CAM)加速这些模型的努力遇到了困难,因为难以实现的尖锐决策边界对设备变化非常敏感,这导致硬件性能不佳且容易受到对抗攻击。 本工作提出了一种新颖的软硬件协同设计方法,使用$MoS_2$ 基于闪存的模拟CAM,具有固有的软边界,使软树模型能够高效推理。 我们在$MoS_2$模拟CAM阵列上的软树模型推理实验表明,这种方法在保持最先进的准确性的同时,对设备变化和对抗攻击具有极强的鲁棒性。 具体来说,我们制造的模拟CAM阵列在威斯康星诊断乳腺癌(WDBC)数据库上实现了$96\%$的准确率,同时保持了决策可解释性。 我们的实验校准模型在 MNIST 数据集上,在$10\%$设备阈值变化下仅出现了$0.6\%$的准确率下降,相比之下,传统决策树出现了$45.3\%$的下降。 这项工作为增强人工智能可信度和效率的专业化硬件铺平了道路。
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