TIER IV do Japão junta-se ao programa de semicondutores de IA de ponta e abre o código do chip de condução autónoma

De acordo com pt.wedoany.com-A empresa japonesa de software de código aberto para condução autónoma TIER IV aderiu ao "Programa de Pesquisa e Desenvolvimento de Semicondutores de IA de Próxima Geração" liderado pela Agência Japonesa de Ciência e Tecnologia (JST), promovendo o desenvolvimento de um sistema em chip (SoC) definido por software para condução autónoma de nível L4. No programa, a equipe de pesquisa liderada pelo Professor Yoshihiro Kawahara da Escola de Pós-Graduação em Engenharia da Universidade de Tóquio (Graduate School of Engineering, The University of Tokyo) avançará na pesquisa de design de chips de IA física orientada por casos de uso e diferenciação funcional. A TIER IV, por sua vez, é responsável pelo desenvolvimento do design lógico de um chip de IA destinado a processar eficientemente a inferência de IA de condução autónoma de ponta a ponta (E2E), com os ativos de design e a cadeia de ferramentas relacionados planejados para serem publicados como código aberto.

Tecnologias de computação de alto desempenho, incluindo unidades de processamento gráfico (GPUs), desempenharam um papel central no avanço acelerado da IA. No entanto, a condução autónoma de nível L4 exige que os modelos de IA operem continuamente sob restrições do mundo real e em tempo real, o que requer novas abordagens de design que vão além das tecnologias de computação de alto desempenho existentes, abordando também questões como eficiência energética, adaptabilidade, transparência e verificabilidade.

A TIER IV projetará de forma independente um chip de IA que suporte o software de código aberto para condução autónoma Autoware e avaliará sua eficácia como componente de um SoC. Além do design lógico do chip, o compilador e a cadeia de ferramentas relacionada também serão abertos, com o objetivo de estabelecer um ecossistema aberto que permita aos fabricantes de semicondutores acelerar a comercialização de SoCs para condução autónoma de nível L4 utilizando sua plataforma tecnológica.

Atualmente, a IA de condução autónoma depende cada vez mais de modelos Transformer em grande escala para processar integradamente entradas de sensores, como imagens de câmeras e dados de nuvem de pontos, abrangendo desde a percepção até o planejamento de movimento. Este programa focará na inferência de Transformers, desenvolvendo uma arquitetura dedicada que simplifica os mecanismos de controle complexos necessários para a computação de propósito geral. Os dados necessários para a execução dos modelos de IA serão pré-carregados eficientemente e reutilizados dentro do chip, reduzindo o consumo de energia associado à transferência para memória externa e ao controle computacional. A arquitetura também integrará circuitos de computação dedicados para operações comuns em Transformers, incluindo multiplicação de matrizes e mecanismos de atenção. A TIER IV afirma que o objetivo de otimização não é apenas o desempenho de pico do chip, mas também o desempenho por watt de todo o sistema de condução autónoma, incluindo o Autoware. O design deve suportar implantação flexível em diferentes cenários, desde dispositivos embarcados de poucos watts até unidades de controle eletrônico automotivo de dezenas de watts.

Para lidar com os desafios de adaptação arquitetural decorrentes da rápida evolução das tecnologias de IA de condução autónoma, a TIER IV introduzirá o Tensor Operator Set Architecture (TOSA) como uma representação intermediária padronizada entre os modelos de IA e o chip de IA. As operações de modelos de IA desenvolvidos em frameworks como PyTorch serão convertidas em uma representação TOSA comum e, em seguida, executadas no chip de IA após otimização e geração de código, permitindo um acoplamento flexível entre o framework de IA e o hardware. Mudanças na arquitetura do modelo ou nos métodos de computação podem, portanto, ser adaptadas principalmente por meio de atualizações de componentes de software, como compiladores e runtimes, sem a necessidade de redesenhar todo o chip. Esta é uma abordagem de design de SoC definido por software que permite a otimização contínua de desempenho e eficiência energética por meio de software.

Em aplicações críticas de segurança, como a condução autónoma de nível L4, além de compreender o próprio modelo de IA, é necessário entender a arquitetura interna e os fluxos de processamento do sistema computacional no qual ele opera. A TIER IV abrirá o código do design lógico do chip de IA para condução autónoma, do compilador e da cadeia de ferramentas relacionada, permitindo que fabricantes de semicondutores e desenvolvedores inspecionem a arquitetura interna do chip e o comportamento do software, e realizem modificações, extensões e reutilizações de acordo com suas respectivas plataformas veiculares, modelos de IA, requisitos de desempenho e restrições de energia. Essa prática estende a filosofia de código aberto do Autoware, da camada de software ao design de chips e à cadeia de ferramentas relacionada, com o objetivo de estabelecer um ecossistema colaborativo que não depende de produtos semicondutores específicos ou ambientes de desenvolvimento fechados.

O processo de execução de modelos de IA em um chip envolve uma série de transformações, como conversão de formato de modelo, otimização computacional, quantização e arredondamento. Essas transformações, embora melhorem o desempenho e a eficiência energética, também podem introduzir diferenças numéricas que afetam os resultados finais do cálculo. Com base no TOSA e em suas especificações de operadores, a TIER IV construirá o processo de transformação de compilação e introduzirá técnicas de verificação formal, verificando matematicamente, para transformações e operações selecionadas, a consistência numérica antes e depois da transformação e a conformidade com tolerâncias de erro predefinidas. Esse método permite que as transformações pelas quais um modelo de IA passa antes da execução no chip sejam rastreadas e que a correção do processo de processamento seja verificada, fornecendo um ambiente de execução mais confiável para a IA de condução autónoma.

Shinpei Kato, fundador e CEO da TIER IV, afirmou que o avanço da IA foi impulsionado por plataformas de computação poderosas, incluindo GPUs, e que, à medida que a condução autónoma de nível L4 avança para uma implantação mais ampla, é necessário complementar essas plataformas com arquiteturas de computação projetadas para atender às demandas do mundo real e em tempo real. Ele acredita que, em ambientes críticos de segurança, a capacidade de entender como os modelos de IA são transformados para execução e de verificar a correção do processamento se tornará cada vez mais importante; estender a filosofia de código aberto do software ao design de chips de IA e à cadeia de ferramentas relacionada permite que fabricantes de automóveis, fabricantes de semicondutores e desenvolvedores continuem avançando seus próprios sistemas com base nisso, estabelecendo uma base computacional escalável, adaptável e confiável para a condução autónoma de nível L4.

O Professor Kawahara destacou que o consumo de energia das GPUs tem sido há muito tempo um gargalo principal para a implantação de dispositivos alimentados por bateria em aplicações de IA física, como robótica e condução autónoma. Este projeto visa superar essa limitação por meio de design de chips com diferenciação funcional, mapeado reversamente a partir de casos de uso específicos. Ele espera que a TIER IV desenvolva o chip responsável pela tomada de decisão de alto nível, ou seja, a camada comportamental de alto nível que processa os processos de pensamento necessários para a IA física de ponta a ponta e a condução autónoma. Como força motriz por trás do software de código aberto Autoware, a TIER IV está democratizando o design, desde os requisitos de aplicação até o hardware, permitindo que pesquisadores de aplicações moldem semicondutores adequados às suas próprias necessidades. Com o apoio de um ecossistema aberto, este programa pode estabelecer as bases para que startups japonesas criem continuamente semicondutores de alto valor.

A TIER IV é uma empresa de condução autónoma focada em inovação tecnológica profunda, tendo o software de código aberto Autoware como núcleo, fornecendo uma plataforma e serviços completos, desde o desenvolvimento de software e aquisição de veículos até o suporte operacional, e, por meio do ecossistema Autoware, promove a aplicação de software de código aberto no campo de veículos inteligentes em colaboração com parceiros globais.