Wirtualne testy autonomicznych systemów jutra
Autonomiczne systemy coraz częściej zmieniają kolejne obszary społeczeństwa, w którym żyjemy – od sposobu prowadzenia pojazdów, aż po opiekę medyczną. Systemy te nie tylko upraszczają nasze codzienne życie, przyczyniają się bowiem również do oszczędzania zasobów naturalnych, zwiększania wydajności oraz redukcji zanieczyszczeń. W świetle kilku śmiertelnych wypadków spowodowanych przez pojazdy autonomiczne pojawiają się jednak głosy, że należy dołożyć wszelkich starań, aby zapewnić pełne bezpieczeństwo takich systemów. Niestety, w wielu wypadkach prowadzenie testów wszystkich możliwych scenariuszy użycia w realnych warunkach jest zbyt kosztowne i czasochłonne. Przykładem mogą być testy bezpieczeństwa pojazdów autonomicznych, które wymagają przejechania milionów kilometrów po drogach publicznych, zanim będzie możliwe statystyczne udowodnienie, że tego rodzaju pojazdy są równie bezpieczne co pojazdy sterowane ręcznie przez kierowców. Inne problemy dotyczą złożonych rozwiązań automatycznych, które mogą w przyszłości pomóc lekarzom przy trudnych zabiegach chirurgicznych – w tym wypadku są nimi ograniczenia w zakresie badań i testów na ludziach. Brak skutecznych metod prowadzenia testów i badań stanowi poważną barierę utrudniającą lub wręcz uniemożliwiającą wprowadzenie tych systemów na rynek. Z tego powodu uczestnicy finansowanego przez Unię Europejską projektu ENABLE-S3 opracowali metodologie weryfikacji i walidacji rozwiązań w świecie wirtualnym, pozwalające na testowanie wysoce zautomatyzowanych systemów cyberfizycznych. „Powszechnie uznaje się, że niezbędne jest przeprowadzenie testów w świecie wirtualnym i połączenie ich z próbami w realnych warunkach, na ich podstawie decydujemy o wprowadzeniu nowych rozwiązań na rynek”, mówi Sarah Woywod, koordynatorka projektu ENABLE-S3. „Testowanie w świecie wirtualnym wymaga jednak nowatorskich metod i odpowiednich narzędzi, na których skupiły się nasze badania”.
Wiele elementów
Opierając się na pracach i osiągnięciach zakończonych projektów, takich jak między innymi CRYSTAL, RobustSENSE, MBAT, Acosar oraz PEGASUS, badacze skupieni wokół projektu ENABLE-S3 postanowili opracować wirtualne rozwiązania pozwalające na weryfikację i walidację zautomatyzowanych systemów cyberfizycznych. „Jednym z głównych celów projektu było opracowanie narzędzi technologicznych wielokrotnego użytku, które nazwaliśmy elementami budulcowymi, a także intuicyjnych środowisk programistycznych”, wyjaśnia Woywod. „Elementy technologiczne sprzyjają opracowywaniu nowych modeli i narzędzi, które można łatwo wykorzystać w różnorodnych kontekstach.” Wykorzystując opracowane elementy technologiczne, uczestnicy projektu z powodzeniem zbudowali ogólną architekturę testową pozwalającą na walidację wysoce zautomatyzowanych systemów. Architekturę tę można zastosować w każdym z sześciu obszarów zainteresowania uczestników projektu ENABLE-S3: motoryzacji, przemyśle lotniczym i kosmicznym, kolei, transporcie morskim, opiece medycznej oraz rolnictwie. Architektura została przetestowana na dwunastu przypadkach użycia oraz 45 prototypach, w tym funkcji automatycznego parkowania na potrzeby pojazdów, funkcji świadomości sytuacyjnej opracowanej na potrzeby autonomicznych czujników, a także systemie rezonansu magnetycznego dostosowującego się do indywidualnych potrzeb pacjentów.
Dążenia do normalizacji
Jak twierdzi Woywod, projekt okazał się sukcesem w zakresie określenia najważniejszych intefejsów poszczególnych elementów opracowanych w ramach prowadzonych prac. „Wykorzystując wyniki projektu ENABLE-S3, dołożyliśmy wszelkich starań, aby zapoczątkować lub aktywnie wpływać na tworzenie oraz rozszerzanie norm i standardów dotyczących testowania i walidacji systemów automatycznych. Opracowane przez nas standardowe interfejsy są obecnie wykorzystywane zarówno przez partnerów skupionych wokół projektu, jak i przez wiele przedsiębiorstw, które nie brały w nim udziału”. Z racji tego, że jest to proces ciągły, badacze współpracujący w ramach projektu nieustannie pracują nad tworzeniem nowych metod i narzędzi służących do testowania i walidacji tego rodzaju systemów. „Naszym celem jest opracowanie wirtualnych metod weryfikacji i walidacji dotyczących całości łańcucha wartości i cyklu życia zautomatyzowanych systemów”, dodaje Woywod.
Słowa kluczowe
ENABLE-S3, systemy autonomiczne, wirtualna weryfikacja, autonomiczne systemy cyberfizyczne, pojazdy autonomiczne
