Autonomous cyber-physical systems (CPS) can improve safety and efficiency for safety-critical applications, but require rigorous testing before deployment. The complexity of these systems often precludes the use of formal verification and real-world testing can be too dangerous during development. Therefore, simulation-based techniques have been developed that treat the system under test as a black box operating in a simulated environment. Safety validation tasks include finding disturbances in the environment that cause the system to fail (falsification), finding the most-likely failure, and estimating the probability that the system fails. Motivated by the prevalence of safety-critical artificial intelligence, this work provides a survey of state-of-the-art safety validation techniques for CPS with a focus on applied algorithms and their modifications for the safety validation problem. We present and discuss algorithms in the domains of optimization, path planning, reinforcement learning, and importance sampling. Problem decomposition techniques are presented to help scale algorithms to large state spaces, which are common for CPS. A brief overview of safety-critical applications is given, including autonomous vehicles and aircraft collision avoidance systems. Finally, we present a survey of existing academic and commercially available safety validation tools.


翻译:自主的网络物理系统(CPS)可以提高安全关键应用的安全和效率,但需要在部署之前进行严格的测试。这些系统的复杂性往往排除了正式核查和现实世界测试的使用,因此,在开发过程中可能过于危险。因此,已经开发了模拟技术,将测试中的系统作为模拟环境中运行的黑盒处理。安全验证任务包括发现环境中的扰动,导致系统失灵(虚假化)、发现最有可能的故障并估计系统失灵的可能性。由于安全关键人工智能的普及,这项工作为CPS提供了最新安全验证技术调查,重点是应用算法及其对安全验证问题的修改。我们在优化、路径规划、强化学习和重要取样等领域提出和讨论算法。问题分解技术有助于将算法推广到大型国家空间,这是CPS常见的。对安全关键应用进行了简要的概述,包括自动车辆和飞机避免碰撞系统。最后,我们介绍了现有学术和商业安全验证工具的调查。

0
下载
关闭预览

相关内容

在科学,计算和工程学中,黑盒是一种设备,系统或对象,可以根据其输入和输出(或传输特性)对其进行查看,而无需对其内部工作有任何了解。 它的实现是“不透明的”(黑色)。 几乎任何事物都可以被称为黑盒:晶体管,引擎,算法,人脑,机构或政府。为了使用典型的“黑匣子方法”来分析建模为开放系统的事物,仅考虑刺激/响应的行为,以推断(未知)盒子。 该黑匣子系统的通常表示形式是在该方框中居中的数据流程图。黑盒的对立面是一个内部组件或逻辑可用于检查的系统,通常将其称为白盒(有时也称为“透明盒”或“玻璃盒”)。
元强化学习综述及前沿进展
专知会员服务
61+阅读 · 2021年1月31日
Fariz Darari简明《博弈论Game Theory》介绍,35页ppt
专知会员服务
110+阅读 · 2020年5月15日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
174+阅读 · 2019年10月11日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
77+阅读 · 2019年10月10日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
103+阅读 · 2019年10月9日
计算机 | CCF推荐期刊专刊信息5条
Call4Papers
3+阅读 · 2019年4月10日
人工智能 | SCI期刊专刊信息3条
Call4Papers
5+阅读 · 2019年1月10日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
大数据 | 顶级SCI期刊专刊/国际会议信息7条
Call4Papers
10+阅读 · 2018年12月29日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
17+阅读 · 2018年12月24日
人工智能 | COLT 2019等国际会议信息9条
Call4Papers
6+阅读 · 2018年9月21日
计算机视觉近一年进展综述
机器学习研究会
9+阅读 · 2017年11月25日
推荐|Andrew Ng计算机视觉教程总结
全球人工智能
3+阅读 · 2017年11月23日
【计算机类】期刊专刊/国际会议截稿信息6条
Call4Papers
3+阅读 · 2017年10月13日
【今日新增】IEEE Trans.专刊截稿信息8条
Call4Papers
7+阅读 · 2017年6月29日
Arxiv
35+阅读 · 2021年8月2日
Directions for Explainable Knowledge-Enabled Systems
Arxiv
26+阅读 · 2020年3月17日
Arxiv
38+阅读 · 2020年3月10日
Self-Driving Cars: A Survey
Arxiv
41+阅读 · 2019年1月14日
VIP会员
相关资讯
计算机 | CCF推荐期刊专刊信息5条
Call4Papers
3+阅读 · 2019年4月10日
人工智能 | SCI期刊专刊信息3条
Call4Papers
5+阅读 · 2019年1月10日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
大数据 | 顶级SCI期刊专刊/国际会议信息7条
Call4Papers
10+阅读 · 2018年12月29日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
17+阅读 · 2018年12月24日
人工智能 | COLT 2019等国际会议信息9条
Call4Papers
6+阅读 · 2018年9月21日
计算机视觉近一年进展综述
机器学习研究会
9+阅读 · 2017年11月25日
推荐|Andrew Ng计算机视觉教程总结
全球人工智能
3+阅读 · 2017年11月23日
【计算机类】期刊专刊/国际会议截稿信息6条
Call4Papers
3+阅读 · 2017年10月13日
【今日新增】IEEE Trans.专刊截稿信息8条
Call4Papers
7+阅读 · 2017年6月29日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员