Isejuhtivad süsteemid elavad ja surevad ühe küsimuse abil:Mis edasi saab?
Andurid annavad autonoomsele sõidukile teada, milline maailm praegu välja näeb – kaamerakaadrid, lidari punktpilved, radari peegeldused, GPS-i ja IMU mõõtmised. Kuid ohutu sõitmine on ootusärevus: ennustada, kuidas jalakäijad võivad liikuda, kas jalgrattur sulandub teele, kuidas auto võib sõiduraja äärde kalduda ja mida suletud ristmik võib paljastada.
Sealt tuligi idee a-stmaailmamudeltuleb sisse. Maailmamudel on õpitud esitus sellest, „kuidas maailm toimib“, mida saab ajas edasi kerida: antud praegune olukord ja tegevus võivad genereerida usutavaid tulevikustseene. Robootikas ja autonoomias on unistuseks mudel, mis suudaks reaalsust piisavalt hästi simuleerida, et poliitikaid treenida ja valideerida enne, kui need avalikele teedele jõuavad.
Teated, et Waymo kasutab äraDžinn 3–stiilis lähenemine autojuhtimise maailmamudeli loomiseks on suur asi – mitte sellepärast, et see maagiliselt lahendaks autonoomia probleemi, vaid sellepärast, et see annab märku muutusest selles, mida tööstus peab kitsaskohaks.
Sõiduautonoomia seisneb kahes probleemis: tajumises ja ennustamises
Varased vestlused isejuhtivate autode kohta keskendusid tajule: „Kas auto näeb?“ See hõlmab objektide tuvastamist, nende liigitamist, asukoha ja kiiruse hindamist ning jälgimist aja jooksul.
Tänapäeval on piiril üha enam ennustamine ja planeerimine:
- Ennustusteiste agentide (autod, jalgratturid, jalakäijad) tulevaste trajektooride prognoosimine.
- Planeeriminesõiduki trajektoori valimine nii, et see oleks ohutu, seaduslik ja mugav.
Tajumisvead on endiselt olulised, kuid isegi täiuslik taju ei anna kindlust kavatsuse kohta. Äärekivil olev jalakäija võib teest välja astuda. Autojuht võib punase tulega üle sõita. Jalgrattur võib kõikuda.
Maailmamudeli eesmärk on kodeerida need ebakindlused, et planeerija saaks nende üle arutleda.
Mis on masinõppe mõistes „maailmamudel”?
Masinõppes on maailmamudel tavaliselt generatiivne mudel, mida treenitakse suure hulga kogemuste põhjal. See saab:
- Esitage keskkonna latentset olekut.
- Ennusta, kuidas riik areneb.
- Tehke selle evolutsiooniga kooskõlas olevaid vaatlusi.
Autojuhtimise puhul on vaatlused multimodaalsed: pildid, lidar, kaardid ja semantilised sildid.
Põhiväärtus on see, et kui oled väljaõppe saanud, saadnäidisfutuuridja stressitesti otsuseid. Selle asemel, et küsida „milline on üks ennustatud tee“, küsite „millised on usutavad teed ja millised neist on ohtlikud?“.
Miks simulatsioon on kesksel kohal (ja miks see on nii raske)
Waymo ja teised tuginevad juba suuresti simulatsioonile. Probleem on täpsuses.
Traditsioonilised simulaatorid on ehitatud järgmistest materjalidest:
- Käsitsi kirjutatud füüsika ja sõidukidünaamika.
- Sündmuskoha varad (teed, hooned, valgusfoorid).
- Stsenaariumi järgivad "näitlejad".
Need sobivad suurepäraselt paljude testide jaoks, kuid reaalsuse pikk saba on jõhker: jalakäijate kummaline käitumine, ebatavaline valgustus, ehitustsoonid, haruldased sildid, kohalik sõidukultuur, ilmastikuolud, andurite tõrked ja miljon peent interaktsiooni, mis korrapärases reeglistikus kunagi ei kajastu.
Õpitud maailma mudel on atraktiivne, kuna see suudab otse andmetest tabada segaseid jaotusi. Kui teil on piisavalt reaalseid sõidupäevikuid, saate mudelit treenida genereerima stseene, mis "tunnevad" end nagu tee – sealhulgas ka veidrused.
Kuid ohutuse tagamiseks ei piisa ainult „ehelisest tundlikkusest“. Sõitmine on vaenulik: kui teie mudel ei suuda läbida isegi väikest hulka haruldasi, kuid surmavaid stsenaariume, võib süsteem ikkagi rikki minna.
Mida džinnilaadne lähenemine soovitab
Džinni-stiilis süsteem (nagu kirjeldatud) eeldab mudelit, mis suudab genereerida usutavaid tulevasi raame, mis on tingimuseks tegevustele ja kontekstile.
Kui Waymo suudab keerukate linnapiltide jaoks genereerida kõrge täpsusega „järgmisi kaadreid”, võib see potentsiaalselt:
- Lookontrafaktuaalsed„Mis oleks, kui me oleksime varem aeglustanud?“ „Mis oleks, kui me oleksime vasaku vahe sisse võtnud?“
- Suurendaharuldaste sündmuste katvus: ebatavaliste olukordade ülevalimine treeninguks.
- Parandadasuletud ahelaga koolitus: treeni poliitikat simuleeritud maailmas, mitte ainult logitud andmete põhjal.
See on samm edasi „salvestatud logide taasesitamise” režiimist. See on nagu üleminek sõiduvideote vaatamiselt liivakastile, mis ise käitub nagu linn.
Turvakonks: mudeli vead on ühendvead
Sellel põhjusel on ohutusmeeskonnad õpitud simulaatorite suhtes ettevaatlikud: väikesed vead kuhjuvad aja jooksul.
Kui maailmamudel on pisut vale järgmises osas:
- Kuidas jalakäijad kiirendavad,
- Kuidas autod pidurdamisele reageerivad
- Kuidas andurid pimestava valguse käes käituvad,
siis võib simuleeritud väljalaske mõne sekundi pärast reaalsusest kõrvale kalduda. See võib tekitada treeningsignaale, mis optimeerivad simulaatori iseärasusi, mitte pärismaailma – probleemi, mida mõnikord nimetataksesimulatsiooni ja reaalsuse vaheline lõhe.
Kaasaegsed meetodid leevendavad seda probleemi järgmiste meetoditega:
- Lühiajalised kasutuselevõtud koos päris palkidega.
- Domeeni randomiseerimine (müra ja variatsiooni lisamine).
- Valideerimine reaalsete stsenaariumide alusel.
- Ohutuspiirangud, mis ei tugine üksnes õpitud ennustustele.
Maailmamudel võib olla uskumatult kasulik isegi siis, kui see pole "täiuslik reaalsus", kui teate, kus see on usaldusväärne ja kus mitte.
Maailmamudelid ja kaardid: pikslite all olev struktuur
Isejuhtiv auto ei reageeri ainult piltidele. See tugineb ka konstruktsioonile:
- HD-kaardid (sõiduraja geomeetria, liikluskorraldusvahendid).
- Lokaliseerimine (kus ma kaardil olen?).
- SLAM-i sarnased komponendid mõnes süsteemis (eriti väljaspool kaardistatud piirkondi).
Tugev maailmamudel peab selle struktuuri integreerima. Vastasel juhul muutub see uhkeks videogeneraatoriks, mis ei suuda säilitada järjepidevat geomeetriat.
Seepärast segunevad autonoomia maailmamudelid sageli:
- Õpitud taju omadused,
- Selgesõnalised geomeetriapiirangud,
- Kaardipriorid,
- Agendipõhised representatsioonid (teised liiklejad kui kavatsustega üksused).
Parimad süsteemid on hübriidsed: need kasutavad õppimist seal, kus on palju andmeid, ja reegleid seal, kus piirangud on ranged.
Mis muutub tootearenduses
Hea maailmamudeli kõige praktilisem mõju oninsenerikiirus.
Tänapäeval nõuab autonoomse sõidustiili täiustamine sageli järgmist:
- Reaalsete ebaõnnestumiste (lahkuminekud, peaaegu toimunud õnnetused) leidmine.
- Andmete ja siltide lisamine.
- Häälestamise ennustamine/planeerimine.
- Suurte stsenaariumipakettide ümbervalideerimine.
Kui maailmamudel suudab genereerida rikke realistlikke variatsioone, saavad insenerid kiiremini itereerida. See aitab vastata ka sellistele küsimustele nagu:
- „Kas see käitumine on kogu jaotuse ulatuses ohutu või oli see ühes logis õnnelik?“
- „Kui tundlik on süsteem jalakäijate kõhkluse suhtes?“
- „Milline on halvim tagajärg, kui teine juht käitub agressiivselt?“
Kiirem iteratsioon ei garanteeri ohutust, kuid see võib parandada tagasisideahelat.
Suured lahtised küsimused
Isegi kui maailmamudel on suurepärane, on sellel ranged piirangud:
- VastutusKas saate selgitada, miks süsteem ennustas antud tulevikku?
- ValideerimineKuidas sertifitseerida õppesimulaatorit esindajana?
- Äärmuslikud juhtumidKuidas tagate haruldaste, kuid kriitiliste stsenaariumide katmise?
- Poliitika tugevusKas mudelis treenitud poliitika käitub tegelikkuses ohutult?
Siin tulevadki mängu regulaatorid ja ohutuskaebused. Autonoomsed sõidukid vajavad argumente, mis seovad koolitus- ja testimismeetodid reaalse maailma riskidega.
Lõpptulemus
Kõrgkvaliteetne maailmamudel on võimas autonoomia tööriist, sest see muudab sõidu põhimõtte „õppige ainult juhtunust” põhimõtteks „õppige sellest, mis võis juhtuda”. Kui Waymo suudab kasutada Genie 3-stiilis süsteemi realistlike tulevaste liiklusstseenide genereerimiseks, võib see kiirendada koolitust, stsenaariumide testimist ja ohutuse hindamist – kuid keeruline osa jääb tõestama, et simuleeritud maailm on piisavalt täpne, et täiustused kanduksid üle ka päris tänavatele.