We present an historical overview about the connections between the analysis of risk and the control of autonomous systems. We offer two main contributions. Our first contribution is to propose three overlapping paradigms to classify the vast body of literature: the worst-case, risk-neutral, and risk-averse paradigms. We consider an appropriate assessment for the risk of an autonomous system to depend on the application at hand. In contrast, it is typical to assess risk using an expectation, variance, or probability alone. Our second contribution is to unify the concepts of risk and autonomous systems. We achieve this by connecting approaches for quantifying and optimizing the risk that arises from a system's behaviour across academic fields. The survey is highly multidisciplinary. We include research from the communities of reinforcement learning, stochastic and robust control theory, operations research, and formal verification. We describe both model-based and model-free methods, with emphasis on the former. Lastly, we highlight fruitful areas for further research. A key direction is to blend risk-averse model-based and model-free methods to enhance the real-time adaptive capabilities of systems to improve human and environmental welfare.


翻译:我们对风险分析与自主系统控制之间的联系提出一个历史概览。我们提供了两个主要贡献。我们的第一个贡献是提出三个重叠的范式,对大量文献进行分类:最坏情况、风险中和避免风险的范式。我们考虑对自主系统的风险进行适当的评估,取决于手头的应用。相比之下,通常只用期望、差异或概率来评估风险。我们的第二个贡献是统一风险和自主系统的概念。我们通过将系统在学术领域的行为所产生的风险量化和优化的方法联系起来来实现这一点。调查是高度多学科的。我们包括来自强化学习、随机和稳健的控制理论、操作研究和正式核查等社区的研究。我们描述了基于模型和无模式的方法,重点是前者。最后,我们强调进行进一步研究的富有成果领域。一个关键方向是将不利于风险的模型和无模式的方法结合起来,以加强改善人类和环境福利的系统实时适应能力。

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