自動駕駛安全:方向盤背后的人工智能
Gil?Golov?(美光科技?汽車架構(gòu)與戰(zhàn)略營銷?高級經(jīng)理)
本文引用地址:http://cafeforensic.com/article/202004/412575.htm隨著越來越多的自動駕駛汽車在全球高速公路上開始路測,科幻小說中描繪的那種“無人駕駛的交通系統(tǒng)”場景好像指日可待了。其實,在這一天真正來臨之前,我們?nèi)杂性S多工作要做。最近,PBS(美國公共電視臺)的《Nova(中譯:新星,一檔科學(xué)節(jié)目)》播出了一期主題為《看看誰在開車》的內(nèi)容,其中有專家提醒道,人們?nèi)詫媾R許多艱巨的挑戰(zhàn)——尤其是如何訓(xùn)練人工智能(AI),以提高其在生死攸關(guān)時刻做出和人類一樣決策的能力。這期節(jié)目重點闡釋了這些問題:我們離大規(guī)模部署自動駕駛汽車還有多久?我們真的能放心地把生命托付給AI嗎?
1 一些早期研究證明了自動駕駛汽車的安全優(yōu)勢
車輛安全保障功能和相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施仍處于開發(fā)進程,然而在人類真正在方向盤上解放雙手之前,應(yīng)該充分做好“道路準備(road-ready)”——所謂“道路準備”,就是需要將駕駛員、乘客和行人的危險系數(shù)降至最低。盡管第一起自動駕駛汽車撞死行人的事故已經(jīng)發(fā)生并引起廣泛關(guān)注,但到目前為止,通過自動駕駛汽車的有限應(yīng)用,我們能夠證明自動駕駛還是安全的。從統(tǒng)計數(shù)據(jù)來看,自動駕駛比人類司機表現(xiàn)得還好——根據(jù)美國交通部“死亡分析報告系統(tǒng)”的報告,每10萬人中有11.2人死于交通事故,每行駛1億英里(注:1英里=1.609344km)就造成1.13人死亡。自動駕駛汽車通常被認為是更安全的選擇。美國蘭德公司(RAND Corporation)的一項研究發(fā)現(xiàn),超過90%的撞車事故是人為失誤造成的。研究人員最近還預(yù)測,如果自動駕駛汽車可以減少哪怕10%的交通死亡意外,那么它們將在50年內(nèi)挽救大約110萬人的生命。
自動駕駛汽車的安全性一直是人們最為關(guān)心的因素。高級駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)通過提醒駕駛員潛在的問題和碰撞風(fēng)險,實現(xiàn)安全自動化并增強車輛的安全性。雖然ADAS目前正在推出和普及,但ADAS功能只是汽車實現(xiàn)完全自動駕駛的一個組件。要想讓AI來控制汽車,我們需要整個行業(yè)和研究機構(gòu)共同開發(fā)算法和傳感器,以便讓車輛能夠不斷感知、識別其周圍環(huán)境,并在必要時做出實時反應(yīng)。此外,自動駕駛汽車自身也有一系列問題需要解決,例如惡意軟件攻擊、硬件故障或軟件故障。
長期以來,依托為汽車設(shè)計專家提供高可靠的內(nèi)存和存儲,美光也為自動駕駛未來發(fā)展做出了貢獻。通過與客戶和合作伙伴生態(tài)緊密協(xié)作,美光的高性能、低功耗存儲解決方案專為他們設(shè)計,并為他們提供研究所需要的功能。
2 下一重點:AI中的技術(shù)因素
自動駕駛借助AI來解決傳統(tǒng)算法無法解決的問題,且在需要高精度目標檢測和分類的情況下尤甚。對于汽車開發(fā)人員來說,AI可以說是一個全新的領(lǐng)域,這是因為傳統(tǒng)的確定性系統(tǒng)(deterministic system)和基于AI的系統(tǒng)之間存在根本的差異,所以大部分的經(jīng)驗(包括那些“吃一塹,長一智”)無法一直奏效。任何AI系統(tǒng)都可能受到不同觸發(fā)器的影響,而且會嚴重依賴以下因素。
1)AI模型的準確性:哪種模型最擅長根據(jù)輸入數(shù)據(jù)來識別數(shù)據(jù)集中變量之間的關(guān)系和模式?該模型決定自動駕駛汽車如何對異常路障做出反應(yīng)。AI訓(xùn)練階段所使用的測量受到幾個參數(shù)的影響,如算法本身、模型的復(fù)雜性、層數(shù)、可變寬度、訓(xùn)練期間的樣本數(shù)、傳感器的分辨率等。
2)硬件的復(fù)雜性:高精度的AI推理需要從易失性存儲器中獲得極高的帶寬。通常需要每秒幾百GB以上。然而,汽車系統(tǒng)也有低功率的需求。
3)非確定性算法(nondeterministic algorithms):經(jīng)過訓(xùn)練的AI系統(tǒng)必須對新情況(即系統(tǒng)從未見過的情況)做出反應(yīng),并且這些系統(tǒng)必須學(xué)會在訓(xùn)練過程中發(fā)現(xiàn)新對象。
4)傳感器的準確性和可靠性:像攝像頭、激光雷達和雷達這樣的傳感器,相當于是AI系統(tǒng)的眼睛。但是,并非在一定半徑內(nèi)的每個物體、甚至每個移動的物體都需要讓車輛對其做出反應(yīng)。未能提供準確的信息可能會導(dǎo)致誤報、誤檢物體以及其他不可預(yù)測的車輛反應(yīng)。因此,我們通常需要一套不同的傳感器來檢測所有照明和天氣狀況。
5)內(nèi)存:易失性和/或非易失性存儲器可能由于物理缺陷和/或軟錯誤而引入錯誤。在汽車中,易失性存儲器在實時AI操作中起著重要作用,因為它用來存儲AI層緩沖區(qū)以及AI推理過程中使用的經(jīng)過系數(shù)訓(xùn)練的數(shù)據(jù)。在易失性存儲器中無法檢測到的錯誤可能會導(dǎo)致車輛出現(xiàn)異常狀況。因此,在設(shè)計系統(tǒng)時,始終要考慮到可能出現(xiàn)的內(nèi)存故障。
硬件的穩(wěn)定可靠至關(guān)重要。ADAS子系統(tǒng)就是要求最佳的性能,并且也要符合ISO 26262標準規(guī)范。
3 重要的后續(xù)步驟
自動駕駛所采用的新AI技術(shù)也為安全性提出挑戰(zhàn),因為早期自動駕駛汽車的設(shè)計和驗證只能從一個小知識庫中借鑒訓(xùn)練的算法。我們必須為AI建立一個更大的知識庫,以便模擬內(nèi)存在自動駕駛系統(tǒng)中扮演的角色。這將有助于加速訓(xùn)練AI在汽車安全方面的決策功能。
此外,針對自動駕駛汽車的安全要求,目前行業(yè)還沒有出臺完善的規(guī)定。雖然ISO 26262已經(jīng)啟動了關(guān)于道路車輛風(fēng)險分析和危險分類的描述,但也沒有任何監(jiān)管機構(gòu)確定“安全”的含義。隨著參數(shù)變得更加清晰,指導(dǎo)方針將從自愿化轉(zhuǎn)向規(guī)范化,各個地區(qū)和國家也會將其整合進政策中。
我相信,為未來的自動駕駛汽車設(shè)計AI的專業(yè)人士將會不斷地創(chuàng)新工具和基礎(chǔ)設(shè)施,帶領(lǐng)我們抵達想去的地方。
?。ㄗⅲ罕疚膩碓从诳萍计诳峨娮赢a(chǎn)品世界》2020年第05期。)
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