Sense-Assess-eXplain (SAX): Building Trust in Autonomous Vehicles in Challenging Real-World Driving Scenarios

This paper discusses ongoing work in demonstrating research in mobile autonomy in challenging driving scenarios. In our approach, we address fundamental technical issues to overcome critical barriers to assurance and regulation for large-scale deployments of autonomous systems. To this end, we present how we build robots that (1) can robustly sense and interpret their environment using traditional as well as unconventional sensors; (2) can assess their own capabilities; and (3), vitally in the purpose of assurance and trust, can provide causal explanations of their interpretations and assessments. As it is essential that robots are safe and trusted, we design, develop, and demonstrate fundamental technologies in real-world applications to overcome critical barriers which impede the current deployment of robots in economically and socially important areas. Finally, we describe ongoing work in the collection of an unusual, rare, and highly valuable dataset.Comment: accepted for publication at the IEEE Intelligent Vehicles Symposium (IV), Workshop on Ensuring and Validating Safety for Automated Vehicles (EVSAV), 2020, project URL: https://ori.ox.ac.uk/projects/sense-assess-explain-sa

Defining procedures and simulation tools to test high levels of automation for cars in realistic traffic, driving and boundary conditions

Il crescente livello di automazione nella guida dei veicoli su gomma rende sempre più complesse e articolate le procedure di testing e validazione dei dispositivi. La tendenza alla realizzazione di sistemi che sostituiscano il guidatore in tutto o in parte, determina un cambiamento paradigmatico nell'ambito della validazione, la quale non può più occuparsi esclusivamente del test del corretto funzionamento del dispositivo da validare, ma dovrà testare le logiche di guida e le "scelte" che opera al variare dei contesti. Come ampiamente evidenziato nella letteratura scientifica di settore1 i processi di validazione rappresenteranno il più grande ostacolo alla realizzazione e messa in produzione dei sistemi di quarto e quinto livello SAE2 di automazione. Numerose ricerche hanno dimostrato3 che il testing su strada non rappresenta una soluzione che possa dare risultati attendibili in tempi sufficientemente brevi, ma a tutt'oggi non esistono software sufficientemente complessi da realizzare simulazioni che tengano conto di tutte le variabili necessarie. La ricerca intende definire le corrette procedure di testing di veicoli ad elevato grado di automazione in condizioni di traffico realistiche, avvalendosi di software di simulazione specifici di ogni settore coinvolto nel processo, realizzando uno strumento di testing integrato sufficientemente efficace

Online Fault Classification in HPC Systems through Machine Learning

As High-Performance Computing (HPC) systems strive towards the exascale goal, studies suggest that they will experience excessive failure rates. For this reason, detecting and classifying faults in HPC systems as they occur and initiating corrective actions before they can transform into failures will be essential for continued operation. In this paper, we propose a fault classification method for HPC systems based on machine learning that has been designed specifically to operate with live streamed data. We cast the problem and its solution within realistic operating constraints of online use. Our results show that almost perfect classification accuracy can be reached for different fault types with low computational overhead and minimal delay. We have based our study on a local dataset, which we make publicly available, that was acquired by injecting faults to an in-house experimental HPC system.Comment: Accepted for publication at the Euro-Par 2019 conferenc

Redistributed manufacturing in healthcare: Creating new value through disruptive innovation

The RiHN White Paper is the first serious attempt to gather expertise and to explore applications in promising areas of healthcare that could benefit from RDM and covers early-stage user needs, challenges and priorities. The UK has an opportunity to lead in this area and RiHN has identified an extensive number of areas for fruitful R&D, crossing production technology, infrastructure, business and organisations. The paper serves as a foundation for discussing future technological roadmaps and engaging the wider community and stakeholders, as well as policy makers, in addressing the potential impact of RDM.The RiHN White Paper is of particular value to policy makers and funders seeking to specify action and to direct attention where it is needed. The White Paper is also useful for the research community, to support their proposals with credible research propositions and to show where collaboration with industry and the public sector will deliver the most benefits.In order to seize the opportunities presented by RDM RiHN proposes a bold new agenda that incorporates a whole healthcare system view of future implementation pathways and wider transformation implications. The priority areas for Future R&D can be summarised as follows: throughAutomated production platform technologies and supporting manufacturing infrastructuresAdvances in analytics and metrologyNew regulatory frameworks and governance pathwaysNew frameworks for business model and organisational transformationThe time to take action is now. Technologies are developing that have the potential to disrupt traditional healthcare pathways and offer therapies tailored to individual needs and physiological characteristics. The challenge is seizing this opportunity and make the UK a world leader in RDM

Measurable Safety of Automated Driving Functions in Commercial Motor Vehicles

With the further development of automated driving, the functional performance increases resulting in the need for new and comprehensive testing concepts. This doctoral work aims to enable the transition from quantitative mileage to qualitative test coverage by aggregating the results of both knowledge-based and data-driven test platforms. The validity of the test domain can be extended cost-effectively throughout the software development process to achieve meaningful test termination criteria

Measurable Safety of Automated Driving Functions in Commercial Motor Vehicles - Technological and Methodical Approaches

Fahrerassistenzsysteme sowie automatisiertes Fahren leisten einen wesentlichen Beitrag zur Verbesserung der Verkehrssicherheit von Kraftfahrzeugen, insbesondere von Nutzfahrzeugen. Mit der Weiterentwicklung des automatisierten Fahrens steigt hierbei die funktionale Leistungsfähigkeit, woraus Anforderungen an neue, gesamtheitliche Erprobungskonzepte entstehen. Um die Absicherung höherer Stufen von automatisierten Fahrfunktionen zu garantieren, sind neuartige Verifikations- und Validierungsmethoden erforderlich. Ziel dieser Arbeit ist es, durch die Aggregation von Testergebnissen aus wissensbasierten und datengetriebenen Testplattformen den Übergang von einer quantitativen Kilometerzahl zu einer qualitativen Testabdeckung zu ermöglichen. Die adaptive Testabdeckung zielt somit auf einen Kompromiss zwischen Effizienz- und Effektivitätskriterien für die Absicherung von automatisierten Fahrfunktionen in der Produktentstehung von Nutzfahrzeugen ab. Diese Arbeit umfasst die Konzeption und Implementierung eines modularen Frameworks zur kundenorientierten Absicherung automatisierter Fahrfunktionen mit vertretbarem Aufwand. Ausgehend vom Konfliktmanagement für die Anforderungen der Teststrategie werden hochautomatisierte Testansätze entwickelt. Dementsprechend wird jeder Testansatz mit seinen jeweiligen Testzielen integriert, um die Basis eines kontextgesteuerten Testkonzepts zu realisieren. Die wesentlichen Beiträge dieser Arbeit befassen sich mit vier Schwerpunkten: * Zunächst wird ein Co-Simulationsansatz präsentiert, mit dem sich die Sensoreingänge in einem Hardware-in-the-Loop-Prüfstand mithilfe synthetischer Fahrszenarien simulieren und/ oder stimulieren lassen. Der vorgestellte Aufbau bietet einen phänomenologischen Modellierungsansatz, um einen Kompromiss zwischen der Modellgranularität und dem Rechenaufwand der Echtzeitsimulation zu erreichen. Diese Methode wird für eine modulare Integration von Simulationskomponenten, wie Verkehrssimulation und Fahrdynamik, verwendet, um relevante Phänomene in kritischen Fahrszenarien zu modellieren. * Danach wird ein Messtechnik- und Datenanalysekonzept für die weltweite Absicherung von automatisierten Fahrfunktionen vorgestellt, welches eine Skalierbarkeit zur Aufzeichnung von Fahrzeugsensor- und/ oder Umfeldsensordaten von spezifischen Fahrereignissen einerseits und permanenten Daten zur statistischen Absicherung und Softwareentwicklung andererseits erlaubt. Messdaten aus länderspezifischen Feldversuchen werden aufgezeichnet und zentral in einer Cloud-Datenbank gespeichert. * Anschließend wird ein ontologiebasierter Ansatz zur Integration einer komplementären Wissensquelle aus Feldbeobachtungen in ein Wissensmanagementsystem beschrieben. Die Gruppierung von Aufzeichnungen wird mittels einer ereignisbasierten Zeitreihenanalyse mit hierarchischer Clusterbildung und normalisierter Kreuzkorrelation realisiert. Aus dem extrahierten Cluster und seinem Parameterraum lassen sich die Eintrittswahrscheinlichkeit jedes logischen Szenarios und die Wahrscheinlichkeitsverteilungen der zugehörigen Parameter ableiten. Durch die Korrelationsanalyse von synthetischen und naturalistischen Fahrszenarien wird die anforderungsbasierte Testabdeckung adaptiv und systematisch durch ausführbare Szenario-Spezifikationen erweitert. * Schließlich wird eine prospektive Risikobewertung als invertiertes Konfidenzniveau der messbaren Sicherheit mithilfe von Sensitivitäts- und Zuverlässigkeitsanalysen durchgeführt. Der Versagensbereich kann im Parameterraum identifiziert werden, um die Versagenswahrscheinlichkeit für jedes extrahierte logische Szenario durch verschiedene Stichprobenverfahren, wie beispielsweise die Monte-Carlo-Simulation und Adaptive-Importance-Sampling, vorherzusagen. Dabei führt die geschätzte Wahrscheinlichkeit einer Sicherheitsverletzung für jedes gruppierte logische Szenario zu einer messbaren Sicherheitsvorhersage. Das vorgestellte Framework erlaubt es, die Lücke zwischen wissensbasierten und datengetriebenen Testplattformen zu schließen, um die Wissensbasis für die Abdeckung der Operational Design Domains konsequent zu erweitern. Zusammenfassend zeigen die Ergebnisse den Nutzen und die Herausforderungen des entwickelten Frameworks für messbare Sicherheit durch ein Vertrauensmaß der Risikobewertung. Dies ermöglicht eine kosteneffiziente Erweiterung der Validität der Testdomäne im gesamten Softwareentwicklungsprozess, um die erforderlichen Testabbruchkriterien zu erreichen

Scene Detection Classification and Tracking for Self-Driven Vehicle

A number of traffic-related issues, including crashes, jams, and pollution, could be resolved by self-driving vehicles (SDVs). Several challenges still need to be overcome, particularly in the areas of precise environmental perception, observed detection, and its classification, to allow the safe navigation of autonomous vehicles (AVs) in crowded urban situations. This article offers a comprehensive examination of the application of deep learning techniques in self-driving cars for scene perception and observed detection. The theoretical foundations of self-driving cars are examined in depth in this research using a deep learning methodology. It explores the current applications of deep learning in this area and provides critical evaluations of their efficacy. This essay begins with an introduction to the ideas of computer vision, deep learning, and self-driving automobiles. It also gives a brief review of artificial general intelligence, highlighting its applicability to the subject at hand. The paper then concentrates on categorising current, robust deep learning libraries and considers their critical contribution to the development of deep learning techniques. The dataset used as label for scene detection for self-driven vehicle. The discussion of several strategies that explicitly handle picture perception issues faced in real-time driving scenarios takes up a sizeable amount of the work. These methods include methods for item detection, recognition, and scene comprehension. In this study, self-driving automobile implementations and tests are critically assessed