老欧洲的SOTIF标准

汽车电子与软件 2021-05-07 00:00
自动驾驶界这两年有个很火的概念,Safety of the intended functionality,简称SOTIF。安全同仁简历必称SOTIF,不然不好意思和同行打招呼。这个概念原本是从functionality safety衍生出来,表示自动驾驶这个领域,除了原有的系统失效/随机失效,还存在大量的由于道路场景自身引入的安全风险,对这类风险的研究,称之为SOTIF.

SOTIF这个概念是没错的。但用标准化的思路,是否能解决SOTIF领域的问题?我一早想写这个话题,恰巧最近草案大幅更新,充分表达了制定者的努力和求生欲。然而仔细研读之后,我仍然维持之前的判断:未必行之有效,甚至很可能是个伪命题。

一个有影响力的,被行业广泛接纳的,最终可能形成强约束的技术标准,必然满足这几个特征:

第一,坚实的理论基础:这是标准“以理服人”的基石;
第二,可行的系统设计guideline,业界按标准能做出东西;
第三,可行的无差别验证指标或方法。
第四,利益相关方有足够的动力,或者不得不参与遵循。

标准化最成功的通信领域,完美符合这四个特征。

ISO26262功能安全标准,本来符合的挺完美,但复杂软件系统的日益壮大,开源、生态和迭代逐渐被广泛接受,再加特斯拉这种跨界玩家的打击,导致它在智能驾驶领域的话语权不再那么高。

然后我们再一一来看SOTIF标准。

1. 理论基础:忽略了驾驶场景的非结构化本质

功能安全标准的基石,是对失效的研究。所有的方法论,都在尝试结构化的应对失效。

对硬件故障的分析,计算,接受准则,是功能安全标准中最成体系,最行之有效的部分。其根本原因,因为硬件是一个人造系统,硬件的故障模式和故障率有可信的理论支撑,以及翔实的统计数据,失效与系统行为的因果关系非常清楚。

进化到软件,安全标准已经有些力不从心。虽然软件系统底层失效模式也非常清楚,但软件构建的系统复杂性,已经非常难以建立从底层失效模式到顶层系统行为之间的因果关系:哪怕百万行量级的软件,谁能说清楚一个堆栈溢出,会导致什么后果呢?因此,安全标准只好从软件质量保障入手,通过一系列质量流程,降低软件bug率,达到降低系统风险的目的(当然,软件质量保障的方法论,是另外一个大课题,只能重新开篇讨论了。)

当系统元素不是人造系统,而是由各个智慧体交互形成的动态场景,还能提炼出失效模式吗?——这就是SOTIF面临的难题。驾驶场景其本质是非结构化的,自动驾驶领域中的“长尾效应”,实际上正是其非结构化本质的体现。

目前的SOTIF标准草案思路,仍然是强行沿用结构化的方法,通过场景的罗列,去解决一个非结构化问题。此其伪一也。

2 设计guideline:忽略了感知的概率本质与系统差异

SOTIF标准指导自动驾驶系统设计的一个重要概念,是找到失效行为的“triggering factor”。再通过一系列手段,去消除这个factor。举个例子,车辆的AEB系统将前方路牌误认为车辆,导致以很大的减速度制动的情景。这个“误检”被认为是“triggering factor”。

听起来挺有道理,是不是?

然而,自动驾驶系统的感知行为,首先是一个概率系统,难以针对一个“factor”去做逻辑上的优化。更重要的是,它和系统的传感器配置、安装,以及对应的功能强相关,这是每个厂家的know how,是无法提供标准化guideline的领域。

3. 验证方法:自动驾驶“系统”,其实不是一个系统

SOTIF标准对于系统验证,有效的手段说穿了就一个,通过大规模随机测试,来证明“unknown unsafe”的概率已经足够小。这个提法不但毫无指导意义,甚至是方向性的错误,它只适用于在相当长时间内只存在于paper work中的那个“完美自动驾驶系统”。

有实际意义的自动驾驶系统,它其实不是一个系统。自动泊车是一个系统,园区接驳是一个系统,高速巡航是一个系统,甚至普通消费者的每一个特定路线自动驾驶,也是一个系统。甚至这些细分的系统,按照启动条件,应用范围的不同,还可以有(也必须有)更细的划分。每一个不同的系统,验证的要求,手段,指标,都应该完全不一样。

目前,我还没看到SOTIF标准有向这个方向努力的迹象。

4. 利益相关方:高估了企业参与动机

一个标准,要吸引众多企业参与,需要准确的识别背后的动机。例如有互联互通需求,有利于降低整个行业成本,比如通信标准,铁路互联互通ETCS。例如技术know how已经在头部企业达成共识,巨头们坐下来一起跑马圈地,掌握话语权,对新玩家形成护城河。总而言之,标准的制定和推广,对企业是利大于弊的。

自动驾驶也有这样的领域,而且大概率会最终形成标准,这就是对高精度地图的使用。地图构建是基础建设和重资产,一定有标准接口化/降低行业成本的诉求,而且掌握话语权的公司会取得极大的竞争优势。事实也正是如此,地图接口标准是自动驾驶领域竞争最激烈的标准。

反观SOTIF呢?一个自动驾驶系统的好坏,体验是最直观的,根本不需要标准的背书。而另一方面,SOTIF标准的对象,是企业积累的核心资产——敏感场景。对于单车智能,如何积累这些敏感场景,又如何安全应对,既不需要互联互通,也完全没有必要形成共识和标准,这是用产品实力说话的领域。








好了,一顿猛怼之后,SOTIF如果不能从标准化角度去解决,那么企业应对真正的自动驾驶系统风险?

结硬寨,打呆仗,这是我认为最行之有效的方式。case一个一个去解,数据一个一个去积累。在此过程中,打造高效的工具链,让数据成为发动机。这是waymo的做法,也是tesla的做法。

美国人不宣扬标准,实干为主,这也许是美式的务实智慧。

东方的智慧在于,做一套,说一套,对于某些难啃的标准化,我只能说:一顿操作猛如虎,一看进度原地杵。

也许,欧洲是真的老了。一叶知秋。


END
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