尽管高级合成（HLS）工具取得了巨大成功，但我们遵守几个未解决的挑战：1）HLS中编程风格的高级抽象有时会隐藏优化机会; 2）现有的HLS工具在不同的目标和限制之间不提供灵活的权衡（Pareto）解决方案; 3）由此产生的RTL设计的实际质量难以预测。为了解决这些挑战，我们提出了一个最终框架Namelyironman。主要目标是启用灵活和自动化的设计空间探索（DSE），以提供用户指定的约束，或不同目标之间的各种权衡（例如不同类型的资源，区域和延迟）提供最佳解决方案。这种DSE要么需要繁琐的手动努力，或者无法通过现有的HLS工具实现这些目标。 Ironman中有三个组成部分：1）GPP，一种高度准确的图形 - 神经网络的性能和资源预测因子; 2）RLMD，一种基于加强学习的多目标DSE引擎，探讨了最佳资源分配策略，以提供不同目标之间的帕累托解决方案; 3）CT，代码变换器来帮助RLMD和GPP，从原始HLS C / C ++中提取数据流图，并自动使用HLS指令生成可合成的代码。实验结果表明：1）GPP实现了高预测精度，降低了10.9倍的资源利用率和5.7倍的HLS工具的预测误差; 2）RLMD获得优于遗传算法的最佳或帕累托溶液，分别以12.7％和12.9％模拟退火。 3）Ironman能够找到优化的解决方案，完美匹配各种DSP约束，DSP较少，延迟高达6倍，而不是HLS工具，同时比启发式算法和HLS工具快400倍。

计算机架构和系统已优化了很长时间，以便高效执行机器学习（ML）模型。现在，是时候重新考虑ML和系统之间的关系，并让ML转换计算机架构和系统的设计方式。这有一个双重含义：改善设计师的生产力，以及完成良性周期。在这篇论文中，我们对应用ML进行计算机架构和系统设计的工作进行了全面的审查。首先，我们考虑ML技术在架构/系统设计中的典型作用，即快速预测建模或设计方法，我们执行高级分类学。然后，我们总结了通过ML技术解决的计算机架构/系统设计中的常见问题，并且所用典型的ML技术来解决它们中的每一个。除了在狭义中强调计算机架构外，我们采用数据中心可被认为是仓库规模计算机的概念;粗略的计算机系统中提供粗略讨论，例如代码生成和编译器;我们还注意ML技术如何帮助和改造设计自动化。我们进一步提供了对机会和潜在方向的未来愿景，并设想应用ML的计算机架构和系统将在社区中蓬勃发展。

高吞吐量数据处理应用的高效硬件加速器设计，例如深度神经网络，是计算机架构设计中有挑战性的任务。在这方面，高级合成（HLS）作为快速原型设计的解决方案，从应用程序计算流程的行为描述开始。这种设计空间探索（DSE）旨在识别帕累托最佳的合成配置，其穷举搜索由于设计空间维度和合成过程的禁止计算成本而往往不可行。在该框架内，我们通过提出在文献中，有效和有效地解决了设计问题图形神经网络，该神经网络共同预测了合成的行为规范的加速性能和硬件成本给出了优化指令。考虑到性能和成本估计，学习模型可用于通过引导DSE来快速接近帕累托曲线。所提出的方法优于传统的HLS驱动DSE方法，通过考虑任意长度的计算机程序和输入的不变特性。我们提出了一种新颖的混合控制和数据流图表示，可以在不同硬件加速器的规格上培训图形神经网络;该方法自然地转移到解除数据处理应用程序。此外，我们表明我们的方法实现了与常用模拟器的预测准确性相当，而无需访问HLS编译器和目标FPGA的分析模型，同时是更快的数量级。最后，通过微调来自新目标域的少量样本，可以在未开发的配置空间中解放所学习的表示。

使用机器学习来求解组合优化（CO）问题是具有挑战性的，尤其是当数据未标记时。这项工作为CO问题提供了无监督的学习框架。我们的框架遵循标准的放松加能方法，并采用神经网络来参数放松的解决方案，以便简单的后传播可以端到端训练模型。我们的关键贡献是，观察到，如果放松的目标满足入门凹度，那么低优化损失就可以保证最终积分解决方案的质量。该观察结果显着扩大了受ERDOS概率方法启发的先前框架的适用性。特别是，该观察结果可以指导目标模型的设计，在这些应用程序中未明确给出目标，同时需要在先验中进行建模。我们通过解决合成图优化问题以及两个现实世界应用程序来评估我们的框架，包括电路设计中的资源分配和近似计算。我们的框架在很大程度上优于基于Na \“ {i}的放松，增强学习和Gumbel-Softmax技巧的基线。

高级综合（HLS）释放了计算机架构师以非常低级的语言开发他们的设计，并需要准确指定如何在寄存器级别传输数据。在HLS的帮助下，硬件设计人员必须只描述设计的高级行为流程。尽管如此，它仍然可能需要数周才能开发高性能架构，主要是因为在更高的水平下有许多设计选择需要更多的时间来探索。它还需要几分钟才能从HLS工具上获得每个设计候选人的质量的反馈。在本文中，我们建议通过使用培训的图形神经网络（GNN）来建立HLS工具来解决这个问题，该工具被培训用于广泛的应用程序。实验结果表明，通过采用基于GNN的模型，我们能够以高精度估计毫秒的设计质量，这可以帮助我们非常快速地搜索解决方案空间。

组合优化是运营研究和计算机科学领域的一个公认领域。直到最近，它的方法一直集中在孤立地解决问题实例，而忽略了它们通常源于实践中的相关数据分布。但是，近年来，人们对使用机器学习，尤其是图形神经网络（GNN）的兴趣激增，作为组合任务的关键构件，直接作为求解器或通过增强确切的求解器。GNN的电感偏差有效地编码了组合和关系输入，因为它们对排列和对输入稀疏性的意识的不变性。本文介绍了对这个新兴领域的最新主要进步的概念回顾，旨在优化和机器学习研究人员。

深度强化学习（DRL）赋予了各种人工智能领域，包括模式识别，机器人技术，推荐系统和游戏。同样，图神经网络（GNN）也证明了它们在图形结构数据的监督学习方面的出色表现。最近，GNN与DRL用于图形结构环境的融合引起了很多关注。本文对这些混合动力作品进行了全面评论。这些作品可以分为两类：（1）算法增强，其中DRL和GNN相互补充以获得更好的实用性； （2）特定于应用程序的增强，其中DRL和GNN相互支持。这种融合有效地解决了工程和生命科学方面的各种复杂问题。基于审查，我们进一步分析了融合这两个领域的适用性和好处，尤其是在提高通用性和降低计算复杂性方面。最后，集成DRL和GNN的关键挑战以及潜在的未来研究方向被突出显示，这将引起更广泛的机器学习社区的关注。

Graph mining tasks arise from many different application domains, ranging from social networks, transportation to E-commerce, etc., which have been receiving great attention from the theoretical and algorithmic design communities in recent years, and there has been some pioneering work employing the research-rich Reinforcement Learning (RL) techniques to address graph data mining tasks. However, these graph mining methods and RL models are dispersed in different research areas, which makes it hard to compare them. In this survey, we provide a comprehensive overview of RL and graph mining methods and generalize these methods to Graph Reinforcement Learning (GRL) as a unified formulation. We further discuss the applications of GRL methods across various domains and summarize the method descriptions, open-source codes, and benchmark datasets of GRL methods. Furthermore, we propose important directions and challenges to be solved in the future. As far as we know, this is the latest work on a comprehensive survey of GRL, this work provides a global view and a learning resource for scholars. In addition, we create an online open-source for both interested scholars who want to enter this rapidly developing domain and experts who would like to compare GRL methods.

回溯搜索算法通常用于解决约束满足问题（CSP）。回溯搜索的效率在很大程度上取决于可变排序启发式。目前，最常用的启发式是根据专家知识进行手工制作的。在本文中，我们提出了一种基于深度的加强学习方法，可以自动发现新的变量订购启发式，更好地适用于给定类CSP实例。我们显示，直接优化搜索成本很难用于自动启动，并建议优化在搜索树中到达叶节点的预期成本。为了捕获变量和约束之间的复杂关系，我们设计基于图形神经网络的表示方案，可以处理具有不同大小和约束的CSP实例。随机CSP实例上的实验结果表明，学习的政策在最小化搜索树大小的方面优于古典手工制作的启发式，并且可以有效地推广到比训练中使用的实例。

This paper surveys the recent attempts, both from the machine learning and operations research communities, at leveraging machine learning to solve combinatorial optimization problems. Given the hard nature of these problems, state-of-the-art algorithms rely on handcrafted heuristics for making decisions that are otherwise too expensive to compute or mathematically not well defined. Thus, machine learning looks like a natural candidate to make such decisions in a more principled and optimized way. We advocate for pushing further the integration of machine learning and combinatorial optimization and detail a methodology to do so. A main point of the paper is seeing generic optimization problems as data points and inquiring what is the relevant distribution of problems to use for learning on a given task.

社交机器人被称为社交网络上的自动帐户，这些帐户试图像人类一样行事。尽管图形神经网络（GNNS）已大量应用于社会机器人检测领域，但大量的领域专业知识和先验知识大量参与了最先进的方法，以设计专门的神经网络体系结构，以设计特定的神经网络体系结构。分类任务。但是，在模型设计中涉及超大的节点和网络层，通常会导致过度平滑的问题和缺乏嵌入歧视。在本文中，我们提出了罗斯加斯（Rosgas），这是一种新颖的加强和自我监督的GNN Architecture搜索框架，以适应性地指出了最合适的多跳跃社区和GNN体系结构中的层数。更具体地说，我们将社交机器人检测问题视为以用户为中心的子图嵌入和分类任务。我们利用异构信息网络来通过利用帐户元数据，关系，行为特征和内容功能来展示用户连接。 Rosgas使用多代理的深钢筋学习（RL）机制来导航最佳邻域和网络层的搜索，以分别学习每个目标用户的子图嵌入。开发了一种用于加速RL训练过程的最接近的邻居机制，Rosgas可以借助自我监督的学习来学习更多的判别子图。 5个Twitter数据集的实验表明，Rosgas在准确性，训练效率和稳定性方面优于最先进的方法，并且在处理看不见的样本时具有更好的概括。

蒙特卡洛树搜索（MCT）是设计游戏机器人或解决顺序决策问题的强大方法。该方法依赖于平衡探索和开发的智能树搜索。MCT以模拟的形式进行随机抽样，并存储动作的统计数据，以在每个随后的迭代中做出更有教育的选择。然而，该方法已成为组合游戏的最新技术，但是，在更复杂的游戏（例如那些具有较高的分支因素或实时系列的游戏）以及各种实用领域（例如，运输，日程安排或安全性）有效的MCT应用程序通常需要其与问题有关的修改或与其他技术集成。这种特定领域的修改和混合方法是本调查的主要重点。最后一项主要的MCT调查已于2012年发布。自发布以来出现的贡献特别感兴趣。

为了其优势在GPU加速和更少依赖人类专家的优势，机器学习一直是解决放置和路由问题的新兴工具，作为现代芯片设计流程中的两个关键步骤。仍处于早期阶段，存在基本问题：可扩展性，奖励设计和端到端学习范式等，以实现端到端的放置学习，我们首先提出了一个由DeepPlace进行的联合学习方法进行放置宏观和标准电池，通过用基于梯度的优化方案的增强学习集成。为了进一步利用随后的路由任务进行展开，我们还通过加强学习开发联合学习方法来满足宏放置和路由，称为DeepPR。我们（钢筋）学习范例的一个关键设计涉及多视图嵌入模型来编码输入宏的全局图级别和本地节点级别信息。此外，设计随机网络蒸馏以鼓励探索。公共芯片设计基准的实验表明，我们的方法可以有效地从经验中学习，并在几小时内为邮政标准单元放置提供中间位置进行培训。

混合精确的深神经网络达到了硬件部署所需的能源效率和吞吐量，尤其是在资源有限的情况下，而无需牺牲准确性。但是，不容易找到保留精度的最佳每层钻头精度，尤其是在创建巨大搜索空间的大量模型，数据集和量化技术中。为了解决这一困难，最近出现了一系列文献，并且已经提出了一些实现有希望的准确性结果的框架。在本文中，我们首先总结了文献中通常使用的量化技术。然后，我们对混合精液框架进行了彻底的调查，该调查是根据其优化技术进行分类的，例如增强学习和量化技术，例如确定性舍入。此外，讨论了每个框架的优势和缺点，我们在其中呈现并列。我们最终为未来的混合精液框架提供了指南。

多芯片芯片模块（MCM），而票面上提供性能和能效的单片大芯片减少了机器学习（ML）加速器的设计和制造成本。然而，统计MCM的ML编译器需要最佳，有效地解决复杂的优化问题，以实现这种高性能。其中一个问题是多芯片分割问题，在编译器确定在小芯片的MCM张计算图形操作的最佳分配和安置。作为搜索空间可用芯片的数目和节点的神经网络在数量呈指数级增长分区ML图形的多芯片模块是特别难。此外，由底层硬件施加的约束产生了一个有效解决方案非常稀疏的搜索空间。在本文中，我们提出使用深强化学习（RL）框架来发出可能无效分区候选人，然后由约束求解修正的策略。使用约束求解器可确保RL遇到稀疏空间中的有效解决方案，其经常足以与未经学习的策略相比较少的样本收敛。我们为策略网络制作的架构选择允许我们拓展不同的ML图形。我们的生产规模的模型，BERT，在真实的硬件的评估表明，使用RL政策所产生的分区达到6.11％和5.85％，比吞吐量随机搜索和模拟退火更高。此外，微调预训练RL政策减少了3小时至只有9分钟的搜索时间，同时实现了相同的吞吐量从头训练RL政策。

动态作业车间调度问题（DJSP）是一类是专门考虑固有的不确定性，如切换顺序要求和现实的智能制造的设置可能机器故障调度任务。因为传统方法不能动态生成环境的扰动面有效调度策略，我们制定DJSP马尔可夫决策过程（MDP）通过强化学习（RL）加以解决。为此，我们提出了一个灵活的混合架构，采用析取图的状态和一组通用的调度规则与之前最小的领域知识的行动空间。注意机制被用作状态的特征提取的图形表示学习（GRL）模块，并且采用双决斗深Q-网络与优先重放和嘈杂的网络（D3QPN）到每个状态映射到最适当的调度规则。此外，我们提出Gymjsp，基于众所周知的或图书馆公共标杆，提供了RL和DJSP研究社区标准化现成的现成工具。各种DJSP实例综合实验证实，我们提出的框架是优于基准算法可在所有情况下，较小的完工时间，并提供了在混合架构的各个组成部分的有效性实证理由。

强化学习和最近的深度增强学习是解决如Markov决策过程建模的顺序决策问题的流行方法。问题和选择算法和超参数的RL建模需要仔细考虑，因为不同的配置可能需要完全不同的性能。这些考虑因素主要是RL专家的任务;然而，RL在研究人员和系统设计师不是RL专家的其他领域中逐渐变得流行。此外，许多建模决策，例如定义状态和动作空间，批次的大小和批量更新的频率以及时间戳的数量通常是手动进行的。由于这些原因，RL框架的自动化不同组成部分具有重要意义，近年来它引起了很多关注。自动RL提供了一个框架，其中RL的不同组件包括MDP建模，算法选择和超参数优化是自动建模和定义的。在本文中，我们探讨了可以在自动化RL中使用的文献和目前的工作。此外，我们讨论了Autorl中的挑战，打开问题和研究方向。

测试点插入（TPI）是一种可增强可测试性的技术，特别是对于逻辑内置的自我测试（LBIST），由于其相对较低的故障覆盖率。在本文中，我们提出了一种基于DeepTPI的Deep Greatherions学习（DRL）的新型TPI方法。与以前基于学习的解决方案将TPI任务作为监督学习问题不同，我们训练了一种新颖的DRL代理，即实例化为图神经网络（GNN）和深Q学习网络（DQN）的组合，以最大程度地提高测试覆盖范围改进。具体而言，我们将电路模型为有向图并设计基于图的值网络，以估计插入不同测试点的动作值。 DRL代理的策略定义为选择具有最大值的操作。此外，我们将预先训练模型的一般节点嵌入到增强节点特征，并为值网络提出专用的可验证性注意力机制。与商业DFT工具相比，具有各种尺度的电路的实验结果表明，DEEPTPI显着改善了测试覆盖范围。这项工作的代码可在https://github.com/cure-lab/deeptpi上获得。

这项工作提出了专门针对粒子探测器的低潜伏期图神经网络（GNN）设计的新型可重构体系结构。加速粒子探测器的GNN是具有挑战性的，因为它需要次微秒延迟才能在CERN大型强子撞机实验的级别1触发器中部署网络以进行在线事件选择。本文提出了一种自定义代码转换，并在基于互动网络的GNN中使用完全连接的图表中的矩阵乘法操作降低了强度，从而避免了昂贵的乘法。它利用了稀疏模式以及二进制邻接矩阵，并避免了不规则的内存访问，从而降低了延迟和硬件效率的提高。此外，我们引入了一种基于外部产品的基质乘法方法，该方法通过降低潜伏期设计的强度降低来增强。此外，引入了融合步骤，以进一步降低设计延迟。此外，提出了GNN特异性算法 - 硬件共同设计方法，该方法不仅找到了具有更好延迟的设计，而且在给定的延迟约束下发现了高精度的设计。最后，已经设计和开源了此低延迟GNN硬件体系结构的可自定义模板，该模板可以使用高级合成工具来生成低延迟的FPGA设计，并有效地利用资源。评估结果表明，我们的FPGA实施速度高24倍，并且消耗的功率比GPU实施少45倍。与我们以前的FPGA实施相比，这项工作的延迟降低了6.51至16.7倍。此外，我们的FPGA设计的延迟足以使GNN在亚微秒，实时撞机触发器系统中部署，从而使其能够从提高的精度中受益。

The design of good heuristics or approximation algorithms for NP-hard combinatorial optimization problems often requires significant specialized knowledge and trial-and-error. Can we automate this challenging, tedious process, and learn the algorithms instead? In many real-world applications, it is typically the case that the same optimization problem is solved again and again on a regular basis, maintaining the same problem structure but differing in the data. This provides an opportunity for learning heuristic algorithms that exploit the structure of such recurring problems. In this paper, we propose a unique combination of reinforcement learning and graph embedding to address this challenge. The learned greedy policy behaves like a meta-algorithm that incrementally constructs a solution, and the action is determined by the output of a graph embedding network capturing the current state of the solution. We show that our framework can be applied to a diverse range of optimization problems over graphs, and learns effective algorithms for the Minimum Vertex Cover, Maximum Cut and Traveling Salesman problems.