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面向机器学习系统的功能安全和SOTIF标准应用

2023-12-10 13:28:11·  来源：汽车测试网  
　

随着机器学习（ML）系统在各个领域的广泛应用，对其功能安全性和可追溯性的要求日益提高。即使系统完全正常工作，潜在的设计和实施缺陷仍可能存在，因此采用已建立的安全标准成为确保系统安全性的必要手段。本文将讨论采用ISO 26262等标准以及新兴的Safety of the Intended Functionality（SOTIF）标准，以解决ML系统在功能安全和可追溯性方面面临的挑战。


1. 功能安全标准的应用


ISO 26262是一种针对汽车电子系统的功能安全标准，但其框架和原则可以为其他领域的ML系统提供指导。该标准采用了V模型验证方法，通过明确定义的开发流程，确保系统在设计、实施和测试的各个阶段都能够满足安全性要求。


然而，ML系统面临的挑战之一是其功能可能对人类不透明，使得传统的V模型验证在追溯分析方面存在问题。为解决这一问题，需要结合传统验证方法和ML系统特有的验证手段，以确保系统的安全性。


2. SOTIF标准的引入


对于那些即使工作正常也可能无法提供完全安全功能的领域，SOTIF标准成为一个关键因素。SOTIF关注的是“预期功能安全”（Safety of the Intended Functionality），旨在解决在正常工作状态下可能出现的潜在问题。这对于ML系统，特别是基于雷达等传感器的障碍物检测功能至关重要。


SOTIF标准的引入提供了一种处理具有统计上有效功能的方法，通过在设计和实施阶段考虑潜在的异常情况。这有助于系统更好地适应不同的工作环境和条件，提高其在复杂场景下的安全性。


3. ML系统的透明性问题


ML系统的不透明性是功能安全领域中一个独特的挑战。由于其复杂性和对数据的高度依赖，系统的工作方式往往难以理解和解释。这使得可追溯性成为一个关键问题，因为在发生事故或问题时，人类操作者需要能够追溯到系统设计和实施的细节。


为了解决透明性问题，可以采用以下策略：


详细文档：编写详细的设计文档，解释ML系统的工作原理、数据处理流程和决策逻辑。

可解释性技术：整合可解释性技术，使系统的决策过程更加透明和可理解。

实时监测和记录：引入实时监测和记录机制，以捕获系统的运行状况和决策历史。

4. 持续学习和优化


ML系统具有持续学习和优化的特性，这为功能安全性和SOTIF标准的应用带来了额外的挑战。系统在运行时可能会遇到新的情况和数据分布，因此需要建立机制来监测系统性能，及时检测潜在的安全问题，并进行系统调整和优化。


结论


面对ML系统在功能安全和SOTIF标准应用方面的挑战，采用ISO 26262等已建立的标准以及引入SOTIF标准是确保系统安全性的关键步骤。透明性问题的解决需要综合运用详细文档、可解释性技术和实时监测记录。在不断演进和学习的ML系统中，持续监测和优化机制将成为确保系统安全性的不可或缺的一部分。通过综合运用这些方法，可以有效地提高ML系统在各个领域的功能安全性和可追溯性，确保其在复杂环境中的稳健性和安全性。

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