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構(gòu)建自動駕駛的通用語言

2019-08-13 21:21:25·  來源：Astroys  
　
EDA行業(yè)希望助自動駕駛一臂之力。復雜的系統(tǒng)，無論是SoC還是自動駕駛汽車（AV），都會讓設計工程師們感到沮喪。他們經(jīng)過數(shù)月的艱苦工作后，還必須回過頭來驗證剛
EDA行業(yè)希望助自動駕駛一臂之力。
 
復雜的系統(tǒng)，無論是SoC還是自動駕駛汽車（AV），都會讓設計工程師們感到沮喪。他們經(jīng)過數(shù)月的艱苦工作后，還必須回過頭來驗證剛設計的系統(tǒng)是否真正會按照預期的方式運行。
 
對此，以色列初創(chuàng)公司Foretellix的CEO/聯(lián)合創(chuàng)始人Ziv Binyamini說：“SoC和AV都構(gòu)建在一個黑匣子中，這本質(zhì)上很難找到隱藏在意料之外處的漏洞。”
在測試和驗證SoC時，有兩個措施被認為是必不可少的：代碼覆蓋率（code coverage），它表示代碼通過激勵進行測試的程度；功能覆蓋率，用戶可以編寫某種程序邏輯來監(jiān)控激勵對代碼覆蓋的效果。Foretellix認為，當OEM測試安全時，類似的覆蓋范圍驅(qū)動的原則應適用于AV。
 
目前，科技公司和OEM們正在模擬器中累積著軌道、公路測試的數(shù)百萬里程。例如，Waymo上個月宣布，該公司已經(jīng)累積了超過1000萬的實際路測里程、100億英里的模擬路測里程。
 
但這里有一個問題，有沒有人知道Waymo、Uber、Cruise和Argo AI這樣的公司究竟在測試什么？他們?nèi)绾魏饬繙y試結(jié)果？他們的AV在哪些場景中進行了測試？Binyamini說：“現(xiàn)在AV公司們的路測里程競賽是希望證明產(chǎn)品的安全性，但缺乏量化的方法來衡量證明AV安全性所需的場景數(shù)量（覆蓋）。此外，他們?nèi)狈梢蕴峁﹪乐敽妥詣踊姆绞絹戆l(fā)現(xiàn)未知風險場景并將其變?yōu)橐阎墓ぞ摺?rdquo;
 
這就是Foretellix發(fā)現(xiàn)到的機會。Foretellix基于在EDA行業(yè)成長起來的驗證專家團隊，正在試圖將專業(yè)知識應用到AV領域。
 
例如，正如EDA行業(yè)幾十年前為SoC設計人員開發(fā)了一種名為SystemVerilog的高級硬件描述和硬件驗證語言那樣，F(xiàn)oretellix正在為AV系統(tǒng)設計人員開發(fā)可衡量的場景描述語言（M-SDL，Measurable Scenario Description）。
 
據(jù)Foretellix稱，目前美國和歐洲的一些OEM正在試用M-SDL。Binyamini表示，他們會在將行業(yè)反饋整合到語言之后，計劃在夏季之后發(fā)布。他還強調(diào)M-SDL不是私有的，將在GitHub上公開。
 
Foretellix承諾，無論是在模擬器還是實際路測中，M-SDL都將提供測試結(jié)果的“統(tǒng)一指標”。Binyamini說：“我們還會進行隨機測試，以了解哪些方案仍需要測試。” 
EDA和汽車領域的Nexus
The Linley Group的高級分析師Mike Demler指出：“Foretellix沒有為AV系統(tǒng)設計構(gòu)建驗證工具。相反，它只是提出了AV的覆蓋率分析工具和覆蓋率驅(qū)動的驗證。”
雖然“覆蓋驅(qū)動驗證”的想法確實來自EDA，但Demler強調(diào)說：“覆蓋率是檢查驗證計劃的工具，但它本身并不是驗證工具。覆蓋工具檢查你的測試臺是否涵蓋所有可能的故障，或足夠的數(shù)量以滿足特定的驗收標準。”
因此，在Demler看來，F(xiàn)oretellix對M-SDL與SystemVerilog的比較是個很大的延伸。這看起來更像是“測試計劃檢查器”。
盡管如此，F(xiàn)oretellix創(chuàng)始人的背景強烈暗示著他們正在努力將其在半導體行業(yè)積累的經(jīng)驗應用到汽車行業(yè)。 
Pentium Pro
對于那些親歷過芯片設計日益復雜時代的人來說，AV中出現(xiàn)的設計變化對他們來說應該一點都不陌生。Binyamini觀察到這些都是芯片行業(yè)在20世紀90年代經(jīng)歷過的問題。
當英特爾開發(fā)Pentium Pro時，Binyamini是P6項目中的設計自動化工程師。由于P6設計是第一個X86超流水線技術，會無序的推測執(zhí)行機器，處理器非常復雜。需要新的驗證解決方案來應對這種復雜性。
在P6發(fā)布之前，英特爾面臨著“奔騰漏洞”危機，這是早期英特爾處理器浮點的一個缺陷，1994年林奇伯格學院的教授發(fā)現(xiàn)了這個漏洞。到1994年12月，英特爾召回了缺陷處理器，耗資近5億美元。這一事件使電子行業(yè)意識到幾乎不可能找到復雜處理器內(nèi)的所有錯誤和問題。
到了1997年，Binyamini加入了一家名為Verisity的初創(chuàng)公司，該公司于1995年由VLSI驗證的領先專家Yoav Hollander創(chuàng)立。Verisity被稱為是世界上第一家驗證公司之一，其任務是提供基于覆蓋驅(qū)動方法的VLSI驗證工具套件。
Verisity告訴半導體行業(yè)，覆蓋驅(qū)動驗證是處理芯片設計復雜性的唯一方法。Hollander在Verisity期間創(chuàng)建了“e”驗證語言，后來被納入了標準（IEEE 1647）。
2005年，Verisity被Cadence收購，Binyamini和Hollander在接下來的十年中繼續(xù)在Cadence工作，并領導著驗證業(yè)務。
2015年，二人離開了Cadence。2018年他們共同創(chuàng)立了Foretellix，目標是解決AV行業(yè)的困境。
一方面，SoC中的設計錯誤可能會導致代價高昂的設計返工。如果芯片工程師花費一半的時間來設計芯片，需要另一半的時間來驗證，才可以確定芯片的完成情況。另一方面，AV設計中的任何缺陷都可能會引起致命事故。
然而，在Foretellix看來，AV行業(yè)仍然停留在路測里程競賽中，而不是安全測試和驗證所需的“覆蓋質(zhì)量”。
高度自動化車輛中的系統(tǒng)非常復雜。但在測試場景中添加一些環(huán)境和行為因素（如惡劣天氣、道路狀況、其它車輛的切入和駛出等），測試方案會變得越來越笨重。盡管存在這些挑戰(zhàn)，F(xiàn)oretellix聲稱其工具Foretify可以通過使用M-SDL提供“可測量的安全性”，并通過自動方式生成各種方案的組合。該工具還具有隨機創(chuàng)建組合場景和監(jiān)測檢查和跟蹤場景覆蓋的能力。 
Foretellix工具的適用領域
 
當被問及Foretellix時，VSI Labs的Phil Magney說：“我喜歡它，它似乎適用于所有測試平臺，無論你是在做模擬、x-in-loop測試、軌道測試，或是路測。他們的Foretify的解決方案可以管理所有測試格式，并提供分析和指標，以便了解何時完全覆蓋。”
 
在今天的AV測試環(huán)境中，可用的指標非常有限。通常，唯一可用的方法就是AV行業(yè)一直在用的脫離次數(shù)和測試里程。
 
根據(jù)法律，主動在加州道路上進行路測的AV公司們必須披露測試里程及脫離頻率。但如今許多專家都不相信脫離頻率是正確的衡量指標。Edge Case Research的Phil Koopman告訴我們，脫離次數(shù)往往會激勵測試的公司盡量減少干預措施。因此，這就是不安全的測試。
 
Magney也同意，說：“在開發(fā)階段，你仍然在學習并需要將車輛暴露在各種條件下。脫離次數(shù)這個指標不可全信。通常，你會單獨針對某個特定技術或方法，查看它們出問題的位置。換句話說，你沒有運行完整的堆棧，因為這會使得更難以確定子系統(tǒng)的性能。”
 
Magney還補充道：“另一個雖已成為常識、但還是需要拿出來說的問題是，在AV開發(fā)中，前95％的工作只是一部分，剩余的部分是一個數(shù)量級更難、更危險的部分。”在他看來，那剩下的5%擁有一個巨大的、多樣的、非常輕微的行為空間。Magney認為Foretellix的解決方案有助于解決那些問題。
但Magney與Demler也都一致認為Foretellix的工具更多的是關于測試覆蓋率的驗證而不是AV的實際開發(fā)。 
 
描述場景的語言
 
但場景描述的語言呢？M-SDL是這個領域內(nèi)唯一可行的方案嗎？Binyamini承認，一些公司正在標準化組內(nèi)開展場景描述語言相關的工作，其他人可能正在開發(fā)內(nèi)部工具。但該行業(yè)傾向于認為AV開發(fā)人員將從與其他公司的共享場景中受益，同時計劃審查和復用其他公司構(gòu)建的場景。
 
Binyamini表示，F(xiàn)oretellix正在ASAM（自動化和測量系統(tǒng)標準化協(xié)會）中提出M-SDL，這是一個促進汽車開發(fā)和測試工具鏈標準的非營利組織。
 
SDL至關重要，特別是對于尋求客觀理解更接近真實世界的測試場景的測試工程師而言更是如此。
 
Binyamini還指出，統(tǒng)一的SDL將有助于建立透明度，使監(jiān)管機構(gòu)能夠看到AV測試已經(jīng)完成。例如，監(jiān)管機構(gòu)可以編制測試場景的存儲庫，確保OEM具有相同的理解。他補充說，由于M-SDL的編寫水平較高，可供監(jiān)管機構(gòu)和公眾來閱讀，最終可能有助于贏得公眾信任。
 
Magney還指出，F(xiàn)oretellix并不是唯一一個考慮驗證自動駕駛的公司。例如，德國的Pegasus除了發(fā)布高度自動駕駛功能的場景和情況外，還致力于建立普遍接受的質(zhì)量標準、工具和方法。但Magney補充說：“然而，Pegasus的目標是L2-L3，而不是L4+。Pegasus的方法使用預期分布，這有助于估計預期失敗的頻率。但正如Foretellix在他們的博客中指出的那樣，你需要意想不到的分布確保意外失敗的發(fā)生頻率高于其它情況。”
 
如果一切可以如期進行，Magney認為Foretellix將通過不斷更新的參數(shù)化方案庫為AV驗證奠定基礎。然而，他告誡說：“建立場景需要時間。畢竟，為了ISO21488（SOTIF）的利益，你不了解你將要曝光的所有情況（或場景），你只會及時了解它們。” 
 
[參考文章]
EDA, AVs Find Common Language, Junko Yoshida
 
 
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