3D Gaussian Splatting 렌더링에서의 단일 이벤트 업셋(Single-Event Upsets): 비트 수준의 치명도, 공간적 범위

3차원 가우시안 스플래팅 (Three-dimensional Gaussian splatting)은 우주용 프로세서나 침묵 데이터 오염 (silent data corruption)이 발생하는 로봇 에지 디바이스와 같이 과도 결함 (transient faults)에 노출된 하드웨어에 점점 더 많이 배치되는 표준 실시간 장면 표현 방식입니다. 학습된 모델은 GPU 메모리 내의 거대한 부동 소수점 파라미터 배열이며, 여기서 단일 이벤트 업셋 (single-event upset)은 단일 비트가 반전되는 것에 해당합니다. 본 논문은 이러한 효과를 측정하고 방어책을 구축합니다. GPU에 상주하는 병렬 결함 주입 (parallel fault-injection) 엔진은 5.3 GPU-시간을 사용하여 4개의 장면, 6개의 필드, 모든 비트 위치, 그리고 3가지 수치 형식 (fp32, fp16, bf16)에 대해 380만 개 이상의 제어된 단일 비트 업셋을 적용합니다. 그 효과는 매우 집중되어 있습니다. 대부분의 업셋은 높은 중복성 (redundancy) 덕분에 시각적으로 이미지를 변화시키지 않지만, 주로 로그 스케일의 부호 비트 (sign bit)인 소수의 상위 비트 세트는 단일 프리미티브 (primitive)를 확장시켜 프레임의 최대 75.7%까지 덮어버립니다. IEEE-754 레이아웃과 파이프라인 활성화로부터 유도된 폐쇄형 섭동 경계 (closed-form perturbation bound)는 이러한 비트별 순서를 예측합니다. 이러한 집중 현상은 지원 가드 (support guard)를 유도합니다. 이는 각 파라미터를 학습 중에 관찰된 좌표 박스 내로 프리미티브당 클램핑 (clamp)하는 방식으로, 프레임당 76 $\mu$s의 비용이 발생합니다. 768,000개 이상의 가드된 업셋에 대해, 최악의 오염 흔적 (corruption footprint)은 프레임의 11.68%로 제한됩니다. 우리는 이 가드가 깨끗한 모델은 변경하지 않으면서 프레임을 덮어버리는 오염을 방지함을 증명합니다. 20,000개의 동시 업셋이 누적된 누적 선량 (accumulated dose) 하에서, 가드가 없는 렌더러는 10.6 dB로 저하되는 반면, 가드가 있는 렌더러는 21.8 dB를 유지합니다. 오염 흔적은 또한 분산 렌더러에서 오염되는 타일/합성 (tile/compositing) 노드의 수를 결정하며, 노드당 가드가 이를 제어합니다.