维度网讯，日本自动驾驶开源软件企业 TIER IV 已加入日本科学技术振兴机构（JST）主导的“新一代边缘 AI 半导体研发计划”，推进面向 L4 级自动驾驶的软件定义系统级芯片（SoC）研发。该计划中，由东京大学研究生院工学系（Graduate School of Engineering, The University of Tokyo）教授川原圭博（Yoshihiro Kawahara）领导的研究团队，将推进以用例驱动、功能差异化为方向的物理 AI 芯片设计研究。TIER IV 则负责开发一种 AI 芯片的逻辑设计，该芯片用于高效处理端到端（E2E）自动驾驶 AI 的推理，相关设计资产及工具链计划以开源形式发布。

高性能计算技术（含图形处理单元 GPU）在推动 AI 快速演进方面发挥了核心作用。但 L4 级自动驾驶要求 AI 模型在真实世界和实时约束下持续运行，这需要在现有高性能计算技术之外，进一步解决功耗效率以及适应性、透明性和可验证性等问题的新的设计方法。

TIER IV 将独立设计支持自动驾驶开源软件 Autoware 的 AI 芯片，并评估其作为 SoC 组成部分的有效性。除芯片逻辑设计外，编译器及相关工具链也将一并开源，以期建立一个开放生态系统，使半导体制造商能够利用其平台技术加速 L4 级自动驾驶 SoC 的商业化。

当前自动驾驶 AI 越来越多地依赖大规模 Transformer 模型，以集成方式处理摄像头图像和点云数据等传感器输入，覆盖从感知到运动规划的环节。该项计划将聚焦 Transformer 推理，开发一种专用架构，简化通用计算所需的复杂控制机制。AI 模型执行所需的数据会被高效预置并在芯片内重复使用，以降低外部存储器传输和计算控制带来的功耗。该架构还将为 Transformer 中常用的运算（包括矩阵乘法和注意力机制）集成专用计算电路。TIER IV 方面表示，优化目标不仅是芯片的峰值性能，还包括包含 Autoware 在内的整个自动驾驶系统的每瓦性能。设计需支持从几瓦的嵌入式设备到几十瓦的车载电子控制单元等不同应用场景的灵活部署。

针对自动驾驶 AI 技术快速演变带来的架构适配问题，TIER IV 将在 AI 模型与 AI 芯片之间引入张量算子集架构（TOSA）作为标准化的中间表示。在 PyTorch 等框架中开发的 AI 模型操作将被转换为通用 TOSA 表示，再经优化和代码生成后在 AI 芯片上执行，从而实现 AI 框架与硬件之间的松耦合。模型架构或计算方法的变化因此主要可通过编译器、运行时等软件组件更新来适应，无需重新设计整个芯片。这是一种可通过软件持续优化性能和功耗效率的软件定义 SoC 设计思路。

在 L4 级自动驾驶等安全关键应用中，除理解 AI 模型本身外，还需了解其运行所依托的计算系统的内部架构和处理流程。TIER IV 将开源自动驾驶 AI 芯片的逻辑设计、编译器及相关工具链，使半导体制造商和开发人员能够检查芯片的内部架构和软件行为，并依据各自车辆平台、AI 模型、性能要求和功耗约束进行修改、扩展和重用。这一做法将 Autoware 的开源理念从软件层延伸至芯片设计及相关工具链，目标是建立不依赖于特定半导体产品或封闭开发环境的协作生态。

在芯片上执行 AI 模型的过程涉及模型格式转换、计算优化、量化、舍入等一系列变换，这些变换在提升性能和功耗效率的同时，也可能引入影响最终计算结果的数值差异。以 TOSA 及其算子规范为基础，TIER IV 将构建编译转换过程并引入形式化验证技术，针对选定的转换和操作，以数学方式验证转换前后的数值一致性及是否符合预定义误差容限。该方法使 AI 模型在芯片执行前经历的转换可以被追踪，处理过程的正确性可被验证，为自动驾驶 AI 提供更可靠的执行环境。

TIER IV 创始人兼首席执行官加藤真平（Shinpei Kato）表示，AI 的进步得益于包括 GPU 在内的强大计算平台，而随着 L4 级自动驾驶向更广泛部署推进，需要用针对真实世界和实时需求设计的计算架构来补充这些平台。他认为，在安全关键环境中，理解 AI 模型如何为执行而被转换并验证处理正确性的能力将愈发重要；将开源理念从软件扩展到 AI 芯片设计及相关工具链，可让汽车制造商、半导体制造商和开发人员在此基础上继续推进自有系统，为 L4 级自动驾驶建立可扩展、适应性强且可靠的计算基础。

川原圭博教授指出，GPU 功耗长期以来是电池供电设备在机器人和自动驾驶等物理 AI 应用中部署的主要瓶颈。该项目旨在通过从特定用例反向映射的功能差异化芯片设计来克服这一制约。他期待 TIER IV 开发负责高层决策的芯片，即处理端到端物理 AI 和自动驾驶所需思考过程的高层行为层。作为 Autoware 开源软件的推动力量，TIER IV 正在实现从应用需求到硬件的设计民主化，使应用研究人员能够塑造适合自身需求的半导体。在开放生态系统的支持下，这一计划可为日本初创企业持续创造高价值半导体奠定基础。

TIER IV 是一家专注于深度技术创新的自动驾驶公司，以开源软件 Autoware 为核心，提供从软件开发、车辆采购到运营支持的全套平台和服务，并借助 Autoware 生态系统与全球合作伙伴共同推进开源软件在智能车辆领域的应用。