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自動(dòng)駕駛安全:方向盤背后的人工智能

2020-07-23 06:50GilGolov
電子產(chǎn)品世界 2020年5期
關(guān)鍵詞:存儲(chǔ)器自動(dòng)車輛

Gil Golov

隨著越來(lái)越多的自動(dòng)駕駛汽車在全球高速公路上開始路測(cè),科幻小說描繪的那種“無(wú)人駕駛的交通系統(tǒng)”場(chǎng)景好像指日可待了。其實(shí),在這一天真正來(lái)臨之前,我們?nèi)杂性S多工作要做。最近,PBS(美國(guó)公共電視臺(tái))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(shuí)在開車>的內(nèi)容,其中有專家提醒道,人們?nèi)詫?huì)面臨許多艱巨的挑戰(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(shí)刻做出和人類一樣決策的能力。這期節(jié)目重點(diǎn)闡釋了這些問題:我們離大規(guī)模部署自動(dòng)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(dòng)駕駛汽車的安全優(yōu)勢(shì)

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(jìn)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(zhǔn)備( road-ready)”——所謂“道路準(zhǔn)備”,就是需要將駕駛員、乘客和行人的危險(xiǎn)系數(shù)降至最低。盡管第一起自動(dòng)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(dòng)駕駛汽車的有限應(yīng)用,我們能夠證明自動(dòng)駕駛還是安全的。從統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來(lái)看,自動(dòng)駕駛比人類司機(jī)表現(xiàn)得還好——根據(jù)美國(guó)交通部“死亡分析報(bào)告系統(tǒng)”的報(bào)告,每10萬(wàn)人中有11.2人死于交通事故,每行駛1億英里(注:1英里=1.609344 km)就造成1.13人死亡。自動(dòng)駕駛汽車通常被認(rèn)為是更安全的選擇。美國(guó)蘭德公司( RANDCorporation)的一項(xiàng)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(cè),如果自動(dòng)駕駛汽車可以減少哪怕lo%的交通死亡意外,那么它們將在50年內(nèi)挽救大約1 10萬(wàn)人的生命。

自動(dòng)駕駛汽車的安全性一直是人們最為關(guān)心的因素。高級(jí)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(xiǎn),實(shí)現(xiàn)安全自動(dòng)化并增強(qiáng)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(shí)現(xiàn)完全自動(dòng)駕駛的一個(gè)組件。要想讓AI來(lái)控制汽車,我們需要整個(gè)行業(yè)和研究機(jī)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(shí)別其周圍環(huán)境,并在必要時(shí)做出實(shí)時(shí)反應(yīng)。此外,自動(dòng)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(zhǎng)期以來(lái),依托為汽車設(shè)計(jì)專家提供高可靠的內(nèi)存和存儲(chǔ),美光也為自動(dòng)駕駛未來(lái)發(fā)展做出了貢獻(xiàn)。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(chǔ)解決方案專為他們?cè)O(shè)計(jì),并為他們提供研究所需要的功能。

2 下一重點(diǎn):AI中的技術(shù)因素

自動(dòng)駕駛借助AI來(lái)解決傳統(tǒng)算法無(wú)法解決的問題,且在需要高精度目標(biāo)檢測(cè)和分類的情況下尤甚。對(duì)于汽車開發(fā)人員來(lái)說,AI可以說是一個(gè)全新的領(lǐng)域,這是因?yàn)閭鹘y(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(yàn)(包括那些“吃一塹長(zhǎng)一智”)無(wú)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(huì)嚴(yán)重依賴以下因素。

1) AI模型的準(zhǔn)確性:哪種模型最擅長(zhǎng)根據(jù)輸入數(shù)據(jù)來(lái)識(shí)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(dòng)駕駛汽車如何對(duì)異常路障做出反應(yīng)。AI訓(xùn)練階段所使用的測(cè)量受到幾個(gè)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(chǔ)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(duì)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(huì)在訓(xùn)練過程中發(fā)現(xiàn)新對(duì)象。

4)傳感器的準(zhǔn)確性和可靠性:像攝像頭、激光雷達(dá)和雷達(dá)這樣的傳感器,相當(dāng)于是AI系統(tǒng)的眼睛。但是,并非在一定半徑內(nèi)的每個(gè)物體、甚至每個(gè)移動(dòng)的物體都需要讓車輛對(duì)其做出反應(yīng)。未能提供準(zhǔn)確的信息可能會(huì)導(dǎo)致誤報(bào)、誤檢物體以及其他不可預(yù)測(cè)的車輛反應(yīng)。因此,我們通常需要一套不同的傳感器來(lái)檢測(cè)所有照明和天氣狀況。

5)內(nèi)存:易失性和/或非易失性存儲(chǔ)器可能由于物理缺陷和/或軟錯(cuò)誤而引入錯(cuò)誤。在汽車中,易失性存儲(chǔ)器在實(shí)時(shí)AI操作中起著重要作用,因?yàn)樗脕?lái)存儲(chǔ)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(chǔ)器中無(wú)法檢測(cè)到的錯(cuò)誤可能會(huì)導(dǎo)致車輛出現(xiàn)異常狀況。因此,在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí),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IS0 26262標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。

3 重要的后續(xù)步驟

自動(dòng)駕駛所采用的新AI技術(shù)也為安全性提出挑戰(zhàn),因?yàn)樵缙谧詣?dòng)駕駛汽車的設(shè)計(jì)和驗(yàn)證只能從一個(gè)小知識(shí)庫(kù)中借鑒訓(xùn)練的算法。我們必須為AI建立一個(gè)更大的知識(shí)庫(kù),以便模擬內(nèi)存在自動(dòng)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(duì)自動(dòng)駕駛汽車的安全要求,目前行業(yè)還沒有出臺(tái)完善的規(guī)定。雖然IS0 26262已經(jīng)啟動(dòng)了關(guān)于道路車輛風(fēng)險(xiǎn)分析和危險(xiǎn)分類的描述,但也沒有任何監(jiān)管機(jī)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(gè)地區(qū)和國(guó)家也會(huì)將其整合進(jìn)政策中。

我相信,為未來(lái)的自動(dòng)駕駛汽車設(shè)計(jì)AI的專業(yè)人士將會(huì)不斷地創(chuàng)新工具和基礎(chǔ)設(shè)施,帶領(lǐng)我們抵達(dá)想去的地方。

作者簡(jiǎn)介:

Gil Golov,負(fù)責(zé)美光自動(dòng)駕駛系統(tǒng)架構(gòu)和解決方案的研發(fā)。加入美光之前,曾在一系列研發(fā)崗位上工作了15年。Gil Golov擁有特拉維夫大學(xué)電子科學(xué)學(xué)士學(xué)位和英國(guó)布魯內(nèi)爾大學(xué)微電子學(xué)碩士學(xué)位。他個(gè)人還持有26項(xiàng)專利。

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