A Lightweight Group Transformer-Based Time Series Reduction Network for Edge Intelligence and Its Application in Industrial RUL Prediction

变压器 计算 计算机科学 人工智能 边缘设备 深度学习 还原(数学) 机器学习 数据挖掘 算法 工程类 数学 云计算 几何学 电压 电气工程 操作系统
作者
Lei Ren,Haiteng Wang,Tingyu Mo,Laurence T. Yang
出处
期刊:IEEE transactions on neural networks and learning systems [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:: 1-10 被引量:2
标识
DOI:10.1109/tnnls.2023.3347227
摘要

Recently, deep learning-based models such as transformer have achieved significant performance for industrial remaining useful life (RUL) prediction due to their strong representation ability. In many industrial practices, RUL prediction algorithms are deployed on edge devices for real-time response. However, the high computational cost of deep learning models makes it difficult to meet the requirements of edge intelligence. In this article, a lightweight group transformer with multihierarchy time-series reduction (GT-MRNet) is proposed to alleviate this problem. Different from most existing RUL methods computing all time series, GT-MRNet can adaptively select necessary time steps to compute the RUL. First, a lightweight group transformer is constructed to extract features by employing group linear transformation with significantly fewer parameters. Then, a time-series reduction strategy is proposed to adaptively filter out unimportant time steps at each layer. Finally, a multihierarchy learning mechanism is developed to further stabilize the performance of time-series reduction. Extensive experimental results on the real-world condition datasets demonstrate that the proposed method can significantly reduce up to 74.7% parameters and 91.8% computation cost without sacrificing accuracy.

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