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通往自動駕駛的崎嶇路

2019-07-30 19:37:03·  來源：Astroys  
　
未來自動駕駛需要做好的五件事。上周，Cruise發(fā)布了推遲原定今年底進行robo-taxi商業(yè)部署的計劃，這也普遍被視為是自動駕駛行業(yè)受挫的一個信號，但其實很少有業(yè)
未來自動駕駛需要做好的五件事。

上周，Cruise發(fā)布了推遲原定今年底進行robo-taxi商業(yè)部署的計劃，這也普遍被視為是自動駕駛行業(yè)受挫的一個信號，但其實很少有業(yè)內(nèi)人士感到驚訝。人們越來越多認識到AV雖然不是火箭科學，但其實難度也與其相差無幾。

一個揮之不去的謎團是AV公司是否有一種實用的方法來證明他們的車輛是安全的。Edge Case Research的CTO Phil Koopman表示：“從歷史上看，AV行業(yè)一直都很神秘。”

贏得信任競賽

但如果AV公司對贏得信任的競賽是認真的，那么他們的AV必須更加誠實和透明。

上周，EE Times采訪了英特爾AV標準副總裁兼高級首席工程師Jack Weast。他說：“我認為，無論是行業(yè)還是媒體都同意這點，行業(yè)目前對這項技術的現(xiàn)實情況并未采取足夠誠實與開放的態(tài)度。”

實際上，媒體也應負一些責任，許多報道都傾向于將該主題定位成AV競賽。Weast說：“是的，競賽鼓勵人們宣布瘋狂的日程表。AV行業(yè)希望有一個零事故的未來，但只要在AV行駛的道路上仍有人類駕駛員，就會發(fā)生事故。我認為關鍵是弄清楚如何衡量安全，你如何接受這個問題？”

關鍵問題是：任何AV公司如何知道AV的安全性何時才足以滿足可以商業(yè)落地的標準呢？誰來決定呢？

GM Cruise的CEO Dan Ammann在解釋Cruise推遲robo-taxi部署的決定時寫道，“為了達到在舊金山部署完全無人駕駛服務所需的性能和安全驗證水平，通用將大幅增加測試和驗證里程。”

不幸的是，如果真有一定數(shù)量的“測試和驗證里程”，Cruise必須在robo-taxi推出之前就完成，Ammann顯然沒有提到這個問題。他也沒有提到他認為的AV必須明確的具體“門檻”或“要求”。到目前為止，很少有AV公司披露過他們的測試目標。他們沒有說明在測試之前、期間或之后如何測量AV的安全性。

Edge Case Research的Koopman希望看到AV公司在路測之前，至少要發(fā)布安全指標以證明他們正在安全運行。但是，如今地方政府對申請在公共道路測試許可的公司要求很少。在下一次事故發(fā)生之前，公眾一直處于未知中，或者直到另一家AV公司再次發(fā)生嚴重的事故并承認他們的robo-taxi還不適合上路。

Koopman在他的博客中寫道：“公平地說，除了那些空洞的有關零事故的炒作外，如果沒有關于路測風險的信息，公眾應該怎么想？AV并不完美，目標應是使它們比目前的情況更好。”

AV開發(fā)必須的五件事

EE Times為了解AV行業(yè)可能采取哪些途徑來贏得公眾信任，與幾位安全專家和汽車分析師進行了交談。結(jié)合他們從多個來源獲得的信息，AV行業(yè)在開發(fā)實踐中仍然缺少以下五件事：

1 建立測試指標

2 安全設計（safety by design）的AV開發(fā)

3 在AV開發(fā)人員之間共享測試期間收集的數(shù)據(jù)

4 建立一個反饋循環(huán)

5 更成熟的系統(tǒng)級仿真

1. 路測前的安全案例
 
首先，我們來談談公共道路測試的安全性。

Koopman堅持認為，AV測試人員必須確保路測的安全。如果再有公司發(fā)生一次類似Uber的致命事故，可能會完全毀掉整個AV市場。他列舉了三種關于AV路測的常見誤解。

a）一個神奇的截止日期

這是相信AV公司將在某一天會完成路測，然后就會推出完美、無事故、高度自動化的車輛，然后就永遠不必再進行測試了。

而Koopman說：“不是這樣的。路測將會伴隨我們很長一段時間。每次將新傳感器添加到AV中、或者當robo-taxi開始在新的ODD（Operational Design Domain）中駕駛時，進行一組新的路測是必須的。測試永遠不會消失。”

b）安全駕駛員

即使在Uber的致命事故后，業(yè)內(nèi)有關路測安全性標準應的對方式仍是“別擔心，我們有安全駕駛員”。

Koopman說：“安全駕駛員并非如此安全。實際上，隨著自動駕駛脫離次數(shù)的降低，監(jiān)控失敗的可能性似乎會增加。但如果我們?yōu)榇嗽黾右粋€安全駕駛員并不是更好的方式，因為歷史上就曾有過有兩名飛行員同時在一架客機上睡著的案例。而搭載DMS也不是安全的保證，據(jù)報道，一些卡車司機已經(jīng)學會了睜著眼睛睡覺。安全駕駛員、飛行員和卡車司機都是普通人類。他們會感到無聊、困倦。你無法與人性討價還價。”

c）脫離

根據(jù)當?shù)胤?，在加州公路上主動測試AV的公司需要披露駕駛里程數(shù)及自動駕駛“脫離”的頻率。

Koopman不相信這是正確的指標。脫離傾向于激勵測試操作員將干預次數(shù)最小化，這可能導致測試的不安全。建立更安全的AV的任何努力必須使用脫離數(shù)據(jù)來改進技術，而不是在安全競賽中取得勝利。AV的測試操作員應將每次事故和險情都視為測試程序安全過程中的失敗案例。

Koopman說：“讓我感到害怕的是那些安全駕駛員沒注意到的。我們不知道我們是否是幸運的，或者在事故發(fā)生之前應該做些什么。鑒于公眾對AV技術的信任已經(jīng)不如從前，每一次新的事故都有可能使這種情況變得更糟，無論其技術根源是什么。”

Koopman希望AV測試操作員在上路前先制作安全案例。Koopman引用他與Beth Osyk合著的論文“Safety Argument Considerations for Public Road Testing of Autonomous Vehicles”，說：“我們寫了這篇論文，提供了一個公共起點。我確定其它方法也會起作用，但最終該論文中的所有內(nèi)容都必須以這樣或那樣的方式得到解決。”


2. 安全設計

其次，讓我們回到AV開發(fā)人員使用的基本設計方法。

英特爾的Weast觀察到：“航空航天和鐵路行業(yè)忠實地遵循著‘安全設計’的概念。我們相信AV在開始時也應該采用安全設計。”

等等！難道說AV行業(yè)并不是從設計的安全性開始的？ “安全設計”究竟意味著什么？

Weast對此解釋說：“你首先要在紙上正式定義車輛結(jié)構和算法設計（在AV系統(tǒng)使用的），然后正式驗證它們。要用數(shù)學、邏輯和其它形式證明和驗證技術來證明它的正確性。例如，在飛機的設計中，它從物理學的角度出發(fā)是可以飛行的……因為你可以在紙上證明這一點。而AV公司，特別是那些在‘快速行動和顛覆式’的文化中成長的公司經(jīng)常選擇‘替代方法’。他們首先跳過構建嚴格數(shù)學模型的部分，并應用形式驗證來驗證設計是否匹配原始規(guī)格。他們的典型方法是反復的‘測試和迭代’，開發(fā)人員希望收集統(tǒng)計證據(jù)來說服自己，證明他們設計的AV是安全的。他們會說，'我們已經(jīng)行駛了1000萬英里......已經(jīng)駕駛了一億英里而沒有發(fā)生意外，這意味著它是安全的。’可是這樣嗎？我不確定。因為你還沒有真正證實你的設計是安全的。你所做的只是收集統(tǒng)計證據(jù)......并說這堆代碼似乎是有效的。在英特爾/Mobileye，我們將這種方法稱為是“不合理”的，我們相信正式驗證的安全模型，如RSS（自動駕駛汽車安全的數(shù)學模型）以及安全設計方法。正式驗證不僅更安全，也是正確的做法。它還使測試和驗證過程變得更加簡單和容易，因為現(xiàn)在你只是檢查它是否符合規(guī)范既可。”

Koopman則認為：“如果AV開發(fā)人員無法解釋為什么他們的測試車輛的安全性在嚴謹?shù)姆绞较率强山邮艿?，那么這些車輛就可能是不安全的。隨著業(yè)務規(guī)模的擴大，這勢必會影響到它們。”

3. AV開發(fā)人員之間的數(shù)據(jù)共享

安全專家們希望看到更多AV測試人員之間“技術可靠性背書下的透明度”。他們希望看到AV測試人員在路測之前、期間和之后開始共享數(shù)據(jù)。但顯然這違反了AV行業(yè)的普遍做法。

行業(yè)分析師Joe Barkai說：“分享數(shù)據(jù)很困難。特別是當很難區(qū)分那些能夠共享又不侵犯專有和戰(zhàn)略信息的部分，以及那些不應該共享的部分。這個行業(yè)競爭激烈的技術保護文化氛圍阻礙了促進協(xié)作的開發(fā)平臺與數(shù)據(jù)共享的發(fā)展。”

Koopman說：“但幾乎沒有任何關于測試安全的問題是與自動駕駛的‘核心技術機密’有關的。”

一些非常有競爭力的主機廠和技術供應商開始軟化他們的態(tài)度。英特爾/Mobileye正走在這條路上，最近他們與十多家汽車和出行行業(yè)代表公司共同發(fā)布了一份白皮書“Safety First for Automated Driving”。Weast說：“我們不要在安全上競爭。讓我們就安全問題進行合作。讓我們更加透明和公開地看待我們認為安全設計車輛的正確方法。讓我們將它發(fā)布給世界觀看和評論。”


這份被稱為“framework for Automated Passenger Vehcles”的白皮書不是標準。但Weast表示，它可能會引導行業(yè)標準的制定，或者至少部分可以直接用于未來的標準。


4. 為測試場景建立反饋循環(huán)

行業(yè)分析師還發(fā)現(xiàn)，為AV的測試建立反饋循環(huán)至關重要。

CIMdata的可靠性工程實踐主管Venki Agaram向EE Times提到：“雖然可能不是純粹的數(shù)據(jù)共享，但AV測試人員應該聯(lián)合設計認證測試。開發(fā)人員對獲得AV所需的技術有很好的共識。他們都在各自搜集會使AV不安全、無效或惱人的極端案例。最終他們將不得不匯集這些數(shù)據(jù)來制定標準和規(guī)定。”Agaram敦促AV測試人員開始進行“設計認證測試（驗證），并相互解釋他們所看到的數(shù)據(jù)，以支持這些測試場景的選擇。”

Weast承認采用類似德國事故數(shù)據(jù)庫GIDAS（German In-Depth Accident Study）的方法會很有用，并表示共享事故情景不僅應局限于AV公司之間，還應在政府對政府的層面上推廣。

Koopman說：“與數(shù)據(jù)共享一樣重要的是，即使是推出了AV路測安全指標的建議也可能引起AV公司的爭議。如果組織真的不想公開發(fā)布信息，另一個選擇就是創(chuàng)建一個輕量級的標準做法，并讓一些感興趣的中立第三方根據(jù)NDA對其進行評估，然后發(fā)布摘要報告卡。這可能需要一些時間，但路測將在未來很長一段時間內(nèi)與我們相伴……重要的是現(xiàn)在就整個行業(yè)的路測安全問題進行一些合作。”

5. 先進的仿真

雖然AV公司喜歡吹噓他們的路測里程數(shù)，但他們卻很少談論仿真測試相關的數(shù)據(jù)。Waymo是個例外，本月早些時候，他們宣布已經(jīng)在其仿真系統(tǒng)中進行了100億英里的測試。

但AV公司似乎并不那么熱衷于仿真，部分原因是他們發(fā)現(xiàn)仿真工具市場分散，每個工具只負責模仿系統(tǒng)的某些元素并分散獨立進行。西門子的自動駕駛與ADAS全球技術經(jīng)理David Fritz說：“迄今為止，還沒有可用的系統(tǒng)級單一AV仿真平臺，直到幾個月前西門子推出了PAVE 360 Siemens。PAVE360是一個有多家供應商開發(fā)的統(tǒng)一平臺，插入模擬工具，提供整個‘虛擬’汽車的高保真模型。該平臺可以對自動駕駛系統(tǒng)的傳感/決策/執(zhí)行進行完整的閉環(huán)驗證。”


Fritz解釋說：“對于開發(fā)AV解決方案的主機廠和芯片設計人員來說，他們需要一種工具來確定他們的軟件和硬件確實‘在整個車輛和環(huán)境中運行’。此外，仿真使他們能夠根據(jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)探索不同的架構和配置，同時縮短產(chǎn)品上市時間。”

讓我們不要自欺欺人。物理世界中的隨機測試不能保證覆蓋無窮的范圍或極端場景，主機廠需要查看虛擬和物理模型之間的關聯(lián)。

正如在題為“framework for Safe Automated Passenger Vehicles”的白皮書中所表達的那樣，AV行業(yè)仍然對模擬的準確性持懷疑態(tài)度。


摘自

Fritz聲稱PAVE360將消除對仿真的傳統(tǒng)擔憂。但當被問及PAVE 360時，英特爾/Mobileye的Weast說他對此并不熟悉，說：“我同意仿真在AV的開發(fā)階段是一個有價值的工具，但它不是安全保障的合適工具。”

鑒于PAVE 360推出僅有幾個月，Agaram說，“如果Mobileye的Weast沒有聽說過，我并不感到驚訝。”Barkai認為Weast并不是在反對仿真，相反他認為不要完全放棄物理測試。他解釋說：“仿真提供了額外的保證，應該減少但不能消除物理測試。”

西門子對此表示同意，說：“僅有仿真確實不是保證安全的合適工具。然而，與物理測試結(jié)合使用的仿真（例如實驗室測試、軌道測試、現(xiàn)場測試）是安全保險的合適工具，只要它被使用在適當?shù)姆椒蚣軆?nèi)（例如相關/驗證、情景數(shù)量、變化量等）。”

Fritz指出：“PAVE360方法的強大之處在于它能夠?qū)⒎抡媾c物理平臺相關聯(lián)。PAVE360支持SOTIF，它可以用于測試不易被物理平臺覆蓋的邊緣場景。”

如果像PAVE360那樣的高級統(tǒng)一仿真平臺確實可以讓物理測試的范圍縮小到僅需十億英里的水平，仿真確實會成為強化robo-taxi安全性的很大幫助。
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