fr.wedoany.com Rapport : L'entreprise japonaise de logiciels open source pour la conduite autonome TIER IV a rejoint le « Programme de recherche et développement sur les semi-conducteurs d'IA de pointe de nouvelle génération » dirigé par l'Agence japonaise pour la science et la technologie (JST), afin de promouvoir le développement d'un système sur puce (SoC) défini par logiciel pour la conduite autonome de niveau L4. Dans le cadre de ce programme, l'équipe de recherche dirigée par le professeur Yoshihiro Kawahara de l'École supérieure d'ingénierie de l'Université de Tokyo (Graduate School of Engineering, The University of Tokyo) mènera des recherches sur la conception de puces d'IA physique orientées vers des cas d'utilisation et une différenciation fonctionnelle. TIER IV est quant à elle chargée de développer la conception logique d'une puce d'IA destinée à traiter efficacement l'inférence de l'IA de conduite autonome de bout en bout (E2E). Les actifs de conception associés et la chaîne d'outils devraient être publiés sous forme open source.
Les technologies de calcul haute performance, y compris les unités de traitement graphique (GPU), ont joué un rôle central dans l'accélération de l'évolution rapide de l'IA. Cependant, la conduite autonome de niveau L4 exige que les modèles d'IA fonctionnent en continu dans des conditions réelles et sous des contraintes de temps réel, ce qui nécessite, au-delà des technologies de calcul haute performance existantes, de nouvelles approches de conception permettant de résoudre les problèmes d'efficacité énergétique ainsi que d'adaptabilité, de transparence et de vérifiabilité.
TIER IV concevra de manière indépendante une puce d'IA prenant en charge le logiciel open source de conduite autonome Autoware et évaluera son efficacité en tant que composant du SoC. Outre la conception logique de la puce, le compilateur et la chaîne d'outils associée seront également publiés en open source, afin d'établir un écosystème ouvert permettant aux fabricants de semi-conducteurs d'accélérer la commercialisation de SoC pour la conduite autonome de niveau L4 en s'appuyant sur leur technologie de plateforme.
L'IA de conduite autonome s'appuie actuellement de plus en plus sur des modèles Transformer à grande échelle pour traiter de manière intégrée les entrées de capteurs telles que les images de caméras et les données de nuages de points, couvrant l'ensemble du processus, de la perception à la planification des mouvements. Ce programme se concentrera sur l'inférence Transformer et développera une architecture dédiée qui simplifie les mécanismes de contrôle complexes requis pour le calcul à usage général. Les données nécessaires à l'exécution des modèles d'IA seront préchargées efficacement et réutilisées au sein de la puce, afin de réduire la consommation d'énergie liée aux transferts de mémoire externe et au contrôle des calculs. Cette architecture intégrera également des circuits de calcul dédiés pour les opérations couramment utilisées dans les Transformers, notamment la multiplication matricielle et les mécanismes d'attention. TIER IV indique que l'objectif d'optimisation ne se limite pas aux performances de pointe de la puce, mais inclut également les performances par watt de l'ensemble du système de conduite autonome, y compris Autoware. La conception devra prendre en charge un déploiement flexible dans différents scénarios d'application, allant des appareils embarqués de quelques watts aux unités de contrôle électronique embarquées de plusieurs dizaines de watts.
Face aux problèmes d'adaptation architecturale posés par l'évolution rapide des technologies d'IA de conduite autonome, TIER IV introduira l'ensemble d'opérateurs tensoriels (TOSA) comme représentation intermédiaire standardisée entre les modèles d'IA et les puces d'IA. Les opérations des modèles d'IA développés dans des frameworks tels que PyTorch seront converties en une représentation TOSA générique, puis exécutées sur la puce d'IA après optimisation et génération de code, réalisant ainsi un couplage lâche entre les frameworks d'IA et le matériel. Les modifications de l'architecture des modèles ou des méthodes de calcul pourront ainsi être principalement adaptées par des mises à jour des composants logiciels tels que le compilateur et l'environnement d'exécution, sans avoir à reconcevoir entièrement la puce. Il s'agit d'une approche de conception de SoC défini par logiciel permettant d'optimiser en continu les performances et l'efficacité énergétique via le logiciel.
Dans les applications critiques pour la sécurité telles que la conduite autonome de niveau L4, il est nécessaire non seulement de comprendre le modèle d'IA lui-même, mais aussi de connaître l'architecture interne et le flux de traitement du système de calcul sur lequel il s'appuie. TIER IV publiera en open source la conception logique de la puce d'IA de conduite autonome, le compilateur et la chaîne d'outils associée, permettant aux fabricants de semi-conducteurs et aux développeurs d'examiner l'architecture interne de la puce et le comportement logiciel, et de les modifier, étendre et réutiliser en fonction de leurs plateformes de véhicules, modèles d'IA, exigences de performance et contraintes de consommation d'énergie. Cette approche étend la philosophie open source d'Autoware de la couche logicielle à la conception des puces et à la chaîne d'outils associée, avec pour objectif d'établir un écosystème collaboratif ne dépendant pas de produits semi-conducteurs spécifiques ni d'environnements de développement fermés.
Le processus d'exécution des modèles d'IA sur une puce implique une série de transformations telles que la conversion de format de modèle, l'optimisation des calculs, la quantification et l'arrondi. Ces transformations, tout en améliorant les performances et l'efficacité énergétique, peuvent également introduire des différences numériques affectant les résultats de calcul finaux. En s'appuyant sur TOSA et ses spécifications d'opérateurs, TIER IV construira le processus de transformation de compilation et introduira des techniques de vérification formelle, afin de vérifier mathématiquement, pour des transformations et opérations sélectionnées, la cohérence numérique avant et après transformation ainsi que la conformité aux tolérances d'erreur prédéfinies. Cette approche permet de tracer les transformations subies par les modèles d'IA avant leur exécution sur la puce et de vérifier l'exactitude du processus de traitement, offrant ainsi un environnement d'exécution plus fiable pour l'IA de conduite autonome.
Shinpei Kato, fondateur et directeur général de TIER IV, a déclaré que les progrès de l'IA doivent beaucoup aux plateformes de calcul puissantes, y compris les GPU, et qu'à mesure que la conduite autonome de niveau L4 progresse vers un déploiement plus large, il est nécessaire de compléter ces plateformes par des architectures de calcul conçues pour les exigences du monde réel et du temps réel. Il estime que dans les environnements critiques pour la sécurité, la capacité à comprendre comment les modèles d'IA sont transformés pour l'exécution et à vérifier l'exactitude du traitement deviendra de plus en plus importante ; étendre la philosophie open source du logiciel à la conception des puces d'IA et à la chaîne d'outils associée permettra aux constructeurs automobiles, aux fabricants de semi-conducteurs et aux développeurs de poursuivre le développement de leurs propres systèmes sur cette base, établissant ainsi une base de calcul évolutive, adaptable et fiable pour la conduite autonome de niveau L4.
Le professeur Yoshihiro Kawahara a souligné que la consommation d'énergie des GPU constitue depuis longtemps un goulot d'étranglement majeur pour le déploiement des appareils alimentés par batterie dans les applications d'IA physique telles que la robotique et la conduite autonome. Ce projet vise à surmonter cette contrainte grâce à une conception de puces différenciée par les fonctions, dérivée à rebours de cas d'utilisation spécifiques. Il attend de TIER IV qu'elle développe la puce responsable des décisions de haut niveau, c'est-à-dire la couche comportementale de haut niveau traitant les processus de réflexion nécessaires à l'IA physique de bout en bout et à la conduite autonome. En tant que force motrice du logiciel open source Autoware, TIER IV réalise la démocratisation de la conception, des exigences applicatives au matériel, permettant aux chercheurs d'applications de façonner des semi-conducteurs adaptés à leurs besoins. Soutenue par un écosystème ouvert, cette initiative pourrait jeter les bases d'une création continue de semi-conducteurs à forte valeur ajoutée par les startups japonaises.
TIER IV est une entreprise de conduite autonome spécialisée dans l'innovation technologique de pointe, qui s'appuie sur le logiciel open source Autoware pour fournir une gamme complète de plateformes et de services, du développement logiciel à l'acquisition de véhicules en passant par le support d'exploitation, et qui, grâce à l'écosystème Autoware, fait progresser l'application du logiciel open source dans le domaine des véhicules intelligents avec des partenaires mondiaux.
