Learning-based methodologies increasingly find applications in safety-critical domains like autonomous driving and medical robotics. Due to the rare nature of dangerous events, real-world testing is prohibitively expensive and unscalable. In this work, we employ a probabilistic approach to safety evaluation in simulation, where we are concerned with computing the probability of dangerous events. We develop a novel rare-event simulation method that combines exploration, exploitation, and optimization techniques to find failure modes and estimate their rate of occurrence. We provide rigorous guarantees for the performance of our method in terms of both statistical and computational efficiency. Finally, we demonstrate the efficacy of our approach on a variety of scenarios, illustrating its usefulness as a tool for rapid sensitivity analysis and model comparison that are essential to developing and testing safety-critical autonomous systems.


翻译:以学习为基础的方法越来越多地在诸如自主驾驶和医疗机器人等安全关键领域找到应用。由于危险事件的罕见性质,现实世界的测试费用高得令人望而却步。在这项工作中,我们在模拟中采用了一种概率性的安全评估方法,我们关心的是计算危险事件的概率。我们开发了一种新的稀有的模拟方法,将探索、利用和优化技术结合起来,以寻找失败模式并估计其发生率。我们从统计和计算效率两方面都为我们的方法的绩效提供了严格的保证。最后,我们展示了我们在各种情景上的方法的有效性,说明它作为快速敏感度分析和模型比较的工具的有用性,而这种工具对于开发和测试安全关键自主系统至关重要。

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