Valideerimisnõuded domeenide lõikes

Domeenide osas on juhtivaks teguriks operatiivse disaini domeen (ODD) ja sellel on tavaliselt kaks mõõdet. Esimene on töömudel ja teine ​​füüsiline valdkond (maa, õhus, meres, kosmoses). Maapinna osas on reisijate AV-d ehk autonoomia tuntuim nägu – robo-taksoteenused ja isejuhtivad tarbesõidukid sisenevad järk-järgult linnakeskkonda. Sellised ettevõtted nagu Waymo, Cruise ja Tesla on kasutanud ODD-dele erinevaid lähenemisviise. Waymo täielikult juhita autod töötavad Phoenixi päikesepaistelistes geotaraga äärelinnades koos üksikasjaliku kaardistamise ja kaugjälgimisega. Kruiis alustas teenust San Franciscos, mis töötas keerukuse vähendamiseks algselt ainult öösel. Tesla täieliku isejuhtimise (FSD) beetaversiooni eesmärk on laiem üldistus, kuid see sõltub siiski suuresti juhi järelevalvest ning seda piiravad ilmastiku- ja nähtavusprobleemid.

Transiitbussidest, ehkki vähem avalikustatud, on vaikselt saanud AV-de praktiline rakendus kontrollitud keskkondades. Need aeglased sõidukid töötavad tavaliselt geopiirdega piiratud aladel, nagu ülikoolilinnakud, lennujaamad või äripargid. Sellised ettevõtted nagu Navya, Beep ja EasyMile kasutavad süstikuid, mis järgivad fikseeritud marsruute ja sõiduplaane ning suhtlevad keeruliste liiklusstsenaariumitega minimaalselt. Nende ODD-d on täpselt määratletud: nad ei pruugi töötada vihma või lumega, sageli töötavad ainult päevavalguses ja väldivad kiireid või segaliiklustingimusi. Paljudel juhtudel jälgib kaugoperaator toiminguid või on vajadusel saadaval sekkumiseks. Tarnerobotid esindavad autonoomse mobiilsuse kolmandat klassi – kompaktsed ja kerged sõidukid, mis on mõeldud viimase kilomeetri kohaletoimetamiseks. Nende ODD-d on võib-olla kõige kitsamad, kuid see on disaini järgi. Need selliste ettevõtete nagu Starship, Kiwibot ja Nuro robotid navigeerivad äärelinna või ülikoolilinnaku keskkondades kõnniteedel, ülekäiguradadel ja lühikestel tänavalõikudel. Need töötavad jalakäijate kiirusel (tavaliselt alla 10 miili tunnis), kannavad väikest kandevõimet ja väldivad äärmuslikke ilmastikuolusid, tihedat liiklust või struktureerimata maastikku. Kuna nad ei vea reisijaid, võivad ohutusläved ja regulatiivne järelevalve oluliselt erineda.

Ilm on kõigi autonoomsete süsteemide puhul eriti piirav tegur. Vihm, lumi, udu ja pimestamine häirivad LIDARi, radari ja kaamera jõudlust – eriti väiksemate robotite puhul, mis töötavad maapinna lähedal. Enamik AV kasutuselevõttu piirab tänapäeval toiminguid ilusate ilmastikutingimustega. See kehtib eriti tarnerobotite ja transiitbusside kohta, mis sageli peatavad tormi ajal tegevuse. Kuigi täiustatud andurite liitmine ja ennustav modelleerimine lubavad täiustusi, jääb tõeline autonoomia iga ilmaga oluliseks tehniliseks väljakutseks. Ilmastiku ja autonoomia ristumiskoht on aktiivne uurimisvaldkond [1]

Teine ODD dimensioon on kellaaeg. Öine töö toob AV-dele ainulaadseid raskusi: halvenenud nähtavus, jalakäijate suurem ettearvamatus ja linnapiirkondades juhi ebaühtlasem käitumine. Mõned süsteemid (nt Waymo Chandleris, AZ) töötavad nüüd ööpäevaringselt, kuid enamik kasutuselevõttu – eriti kohaletoimetamisrobotid ja süstikud – on piiratud päevavalgustundidega. Tesla FSD töötab küll öösel, kuid nõuab siiski inimlikku järelevalvet. Infrastruktuur kujundab ka ODD-sid olulisel viisil. Paljud AV-süsteemid sõltuvad otsuste tegemisel kõrglahutusega kaartidest, sõiduraja tasemel GPS-ist ja isegi nutikatest liiklussignaalidest. Geopiirdega keskkondades, kus marsruut ja ümbrus on hästi etteaimatavad, on see infrastruktuuri sõltuvus hallatav. Kuid laiemate ODD-de puhul, kus keskkonnad võivad sageli muutuda või puuduvad digitaalsed kaardid, on turvalise autonoomia saavutamine palju raskem. Seetõttu väldivad reisijate AV-d tänapäeval üldiselt maapiirkondi, katmata teid või äsja ehitatud alasid.

Regulatiivsed keskkonnad kujundavad ODD-sid veelgi. USA-s on sellised osariigid nagu California, Arizona ja Florida välja töötanud AV-testimise raamistikud, kuid igaüks neist erineb selle poolest, mida see võimaldab. Näiteks lubab California täielikult juhita sõidukeid teatud linnapiirkondades, kus kehtivad ranged aruandlusnõuded. Kohaletoimetamisrobotid on sageli reguleeritud linna tasandil - mõned linnad lubavad kõnnitee roboteid, teised keelavad need täielikult. Transiitbussid saavad sageli eriload väikese kiirusega sõitmiseks piiratud marsruutidel. Need regulatiivsed piirid tõlgivad otseselt ODD piiranguid.

Füüsiliste valdkondade osas on maapealsed autonoomsed süsteemid, eriti autotööstuse kontekstis, kaubanduslikult kõige nähtavamad. Isejuhtivad sõidukid töötavad inimestetihedas keskkonnas, mistõttu on jalakäijate, jalgratturite, sõidukite ja liiklusinfrastruktuuri tuvastamiseks vaja tajusüsteeme. Valideerimine sõltub siin suuresti stsenaariumipõhisest testimisest, simulatsioonist ja kontrollitud pilootrakendustest. Sellised standardid nagu ISO 26262 (funktsionaalne ohutus), ISO/PAS 21448 (SOTIF) ja UL 4600 (autonoomse süsteemi ohutus) juhivad ohutuse tagamist. Regulatiivsed raamistikud arenevad osariigi või riigi lõikes, kusjuures operatiivse disaini valdkonna (ODD) piirangud on kasutuselevõtu praktilised piirangud.

Autonoomsed õhusõidukid (nt droonid, linnaõhu liikuvuse platvormid ja valikuliselt juhitavad süsteemid) peavad töötama kõrgelt struktureeritud ja ohutuskriitilistes keskkondades. Valideerimine hõlmab rangeid formaalseid meetodeid, tõrketaluvuse analüüsi ja vastavust lennundusohutusstandarditele, nagu DO-178C (tarkvara), DO-254 (riistvara), ning uusi juhiseid, nagu ASTM F38 ja EASA SC-VTOL. Õhuruumi juhtimine on tsentraliseeritud ja arenenud ning nõuab sageli tüübisertifikaati ja lennukõlblikkuse kinnitusi. Erinevalt autosüsteemidest peab õhusõiduki autonoomia tõestama usaldusväärsust ühenduse katkemise stsenaariumide korral ja näitama tõrgeteta töövõimet kõigis lennufaasides.

Autonoomsed pinna- ja veealused meresüsteemid seisavad silmitsi struktureerimata ja suhtluspiirangutega keskkonnaga. Need peavad töötama usaldusväärselt GPS-keelatud või RF-blokeeritud tingimustes, tuvastades samas takistusi, nagu poid, laevad või veealune maastik. Valideerimine on empiirilisem, hõlmates sageli pikendatud merekatsetusi, navigatsioonisüsteemide koondamist ja adaptiivset missiooni planeerimist. IMO (Rahvusvaheline Mereorganisatsioon) ja klassifikatsiooniühingud, nagu DNV, töötavad meresõiduautonoomse pinnalaeva (MASS) reguleeriva raamistiku kallal, kuigi ülemaailmsed standardid on alles kujunemas. Mereautonoomia (tsiviil- ja kaitse) kahesuguse kasutusega olemus muudab juhtimise keerukamaks. Kosmosepõhised autonoomsed süsteemid (nt planetaarkulgurid, autonoomsed dokkimisaparaadid ja kosmosepuksiirid) töötavad äärmuslike piirangute all: sideviivitused, kokkupuude kiirgusega ja reaalajas inimjärelevalve puudumine. Valideerimine toimub range testimise kaudu Maa-põhistes analoogkeskkondades, kriitilise tarkvara ametliku kontrollimise ja tõrkekindla disaini põhimõtete kaudu. Juhtimine kuulub riiklike kosmoseagentuuride (nt NASA, ESA) ja rahvusvaheliste raamistike, nagu kosmoseleping, alla. Kindlus tugineb pigem missioonispetsiifilistele autonoomia ümbrikutele ja eelnevalt määratletud otsustuspuudele kui reaktiivsele autonoomiale.

Ka valitsemine on erinev. Lennundus ja kosmos toimivad tsentraliseeritud, rahvusvaheliselt koordineeritud reguleerimissüsteemides (ICAO, FAA, EASA, NASA), samas kui maapealne autonoomia on jurisdiktsioonide lõikes endiselt väga killustatud. Merendusjuhtimine edeneb, kuid puudub ühtlustamine. Kuigi kosmosejuhtimine on lepingutesse ankurdatud, võitleb see üha enam äritegevuse ja riiklike huvidega, nõudes ajakohastatud riskijuhtimisprotokolle.

Uued jõupingutused, nagu SAE G-34/SC-21 standard tehisintellekti jaoks lennunduses, NASA adaptiivse autonoomia uurimine ja ISO töö tehisintellekti funktsionaalse ohutuse alal, näitavad suundumust domeeniagnostiliste põhimõtete poole intelligentse käitumise valideerimiseks. Üha enam tunnistatakse, et autonoomsed süsteemid, olenemata keskkonnast, vajavad ranget servajuhtumite testimist, süsteemi kavatsuste selgust ja reaalajas tagamise mehhanisme.

Viide:

[1] Vargas, J.; Alsweiss, S.; Toker, O.; Razdan, R.; Santos, J. Ülevaade autonoomsete sõidukite anduritest ja nende haavatavusest ilmastikutingimuste suhtes. Andurid 2021, 21, 5397. https://doi.org/10.3390/s21165397