Distributed training of deep neural networks with spark: The MareNostrum experience

Deployment of a distributed deep learning technology stack on a large parallel system is a very complex process, involving the integration and configuration of several layers of both, general-purpose and custom software. The details of such kind of deployments are rarely described in the literature. This paper presents the experiences observed during the deployment of a technology stack to enable deep learning workloads on MareNostrum, a petascale supercomputer. The components of a layered architecture, based on the usage of Apache Spark, are described and the performance and scalability of the resulting system is evaluated. This is followed by a discussion about the impact of different configurations including parallelism, storage and networking alternatives, and other aspects related to the execution of deep learning workloads on a traditional HPC setup. The derived conclusions should be useful to guide similarly complex deployments in the future.Peer ReviewedPostprint (author's final draft

Обзор применения глубоких нейронных сетей и параллельных архитектур в задачах фрагментации горных пород

Evaluation of mining productivity, including the determination of the geometric dimensions of rock objects in an open pit, is one of the most critical tasks in the mining industry. The problem of rock fragmentation is usually solved using computer vision methods such as instance segmentation or semantic segmentation. Today, deep learning neural networks are used to solve such problems for digital images. Neural networks require a lot of computing power to process high-resolution digital images and large datasets. To address this issue, in literature, lightweight architectural neural networks are proposed, as well as parallel computing using CPU, GPU, and specialized accelerators. The review discusses the latest advances in the field of deep learning neural networks for solving computer vision problems in relation to rock fragmentation and aspects of improving the performance of neural network implementations on various parallel architectures.Оценка производительности добычи полезных ресурсов, в том числе определение геометрических размеров объектов горной породы в открытом карьере, является одной из наиболее важных задач в горнодобывающей промышленности. Задача фрагментации горных пород решается с помощью методов компьютерного зрения, таких как экземплярная сегментация или семантическая сегментация. В настоящее время для решения таких задач для цифровых изображений используются нейронные сети глубокого обучения. Нейронные сети требуют больших вычислительных мощностей для обработки цифровых изображений высокого разрешения и больших наборов данных. Для решения этой проблемы в литературе предлагается использование облегченных архитектур нейронных сетей, а также методов оптимизации производительности, таких как параллельные вычисления с помощью центральных, графических и специализированных процессоров. В обзоре рассматриваются последние достижения в области нейронных сетей глубокого обучения для решения задач компьютерного зрения применительно к фрагментации горных пород и вопросы повышения производительности реализаций нейронных сетей на различных параллельных архитектурах