データ駆動型自動運転: AI のセキュリティと堅牢性を確保するには多様なトレーニング データセットが必要

高度な AI トレーニング データ ソリューションが自動運転の展望を形成しています。

最近の市場レポート、世界の自動運転車市場は、2023 年の 1 兆 9,211 億ドルから 2030 年までに 13 兆 6,324 億ドルに成長すると予想されています。この急速な成長は、この変革的な業界の需要を満たすために、高品質のトレーニング データ、反復学習、堅牢なセンサー システムの重要性が高まっていることを強調しています。環境の課題を克服するための多様なデータセットの必要性から、複数のセンサー データを統合する複雑さまで、自動運転車をより安全で効率的にする重要な要素について詳しく見ていきましょう。

データの多様性が重要な理由

AI トレーニング データ ソリューションは、複雑な現実世界のシナリオを処理するために必要な多様で高品質のデータセットを提供することで、自動運転の進化を推進します。エッジ ケース データとマルチセンサー統合により安全性と信頼性が向上し、AV がまれで困難な状況でもナビゲートできるようになります。さらに、歩行者のファッションや外見などの車のデザインや環境要因が進化するにつれて、自動運転システムは機械学習を通じてコンピューター ビジョンを継続的に適応させる必要があります。ローカリゼーション固有のトレーニングにより、車両は交通法規から環境条件まで、地域の違いに適応できるようになります。継続的なデータ注釈とリアルタイム更新により、自動運転システムは動的に学習し、時間の経過とともに展開を改善および加速できます。

クリティカルパスのナビゲートとそれが ADAS のレベルによってどのように変わるか

自律システムのレベルが高ければ高いほど、モデルに必要なデータの精度と多様性が高まります。ただし、これは環境の変化に大きく依存します。

これは自動車業界ではクリティカル パスと呼ばれ、99.9% や 99.9999% などの精度レベルを達成することが重要な目標となります。

しかし、環境は常に変化しているため、このようなレベルの精度を達成することはますます困難になっています。車のデザインは進化しており、新しい形状を正確に認識できるように機械学習モデルを常に更新する必要があります。道路、標識、信号、さらには道路沿いの木の種類の変化など、一見些細な詳細さえも変化します。これらの変化には、アルゴリズムの継続的な調整が必要です。

本質的に、固定された静的なデータセットはありません。環境が絶えず進化しているため、注釈付けは不可欠で継続的なプロセスになっています。モデルをトレーニングして周囲の世界の変化に適応させるには、新しいデータが必要です。さらに、材料、技術、アルゴリズムの進歩により、精度とパフォーマンスの両方を向上させるために、継続的なシステム適応が求められます。

これ以外にも、事故の責任や義務を負うのは誰か、現地の規制、危機的状況におけるアルゴリズムの動作など、認識を超えた多くの要因があり、これらすべてがより高いレベルの自律性を実現する複雑さを増しています。

その結果、今日レベル 5 と見なされているものが、古い標準により明日はレベル 3 に再分類される可能性があります。業界全体が現在、問題をすぐに解決できないという大きな課題に直面しています。これらの問題に対処するには、かなりのリソースと時間が必要です。かつては最小限の労力でモデルを維持できると考えていた企業も、今ではテクノロジーと要件がいかに急速に進化しているかに気づき始めています。その結果、競争力を維持し、ソリューションの品質を確保するために、はるかに多くのリソースを割り当てる必要があります。

データ処理における環境要因の役割

特定の環境要因では、より多くのデータ処理が必要になります。その量は環境の複雑さによって異なります。例:

• 雨、霧、雪、氷によりセンサーの精度と視認性が低下する可能性があり、環境を正しく解釈するには追加のデータ処理が必要になります。LIDAR およびカメラベースのセンサーは、このような状況では課題に直面する可能性があり、センサー エラーを補正したり、複数のセンサー タイプからの入力を組み合わせたり (センサー フュージョン) するために、より高頻度のデータが必要になります。
• 夜間や夜明け/夕暮れ時の運転は、コンピューター ビジョンやカメラ ベースのシステムにとって課題となります。システムは、赤外線センサーからより多くのデータを必要としたり、画像を異なる方法で処理するアルゴリズムを使用したりするため、より多くの処理能力とデータが必要になります。
• 交通量が多く、車線変更が頻繁に行われ、道路標示が標準的でない都市部などの複雑な環境では、車両、歩行者、その他の動的オブジェクトを追跡するために、より多くのデータが必要になります。
• 駐車場や工事現場など、交通量の多い環境や障害物の多い環境では、通常、物体とのやり取りが多くなり、レーダー、ライダー、カメラ、その他のセンサーからのデータ入力が多くなります。

多様で高品質なデータセットを統合することで、各センサーの長所と短所のバランスをとるモデルをトレーニングし、自律システムの信頼性を高めることができます。この包括的なアプローチにより、物体認識が強化され、誤検知が減り、データ処理が最適化され、最終的にはより安全で効率的な自律運転システムが実現します。

必要な追加データの正確な量は、センサー技術と使用されるアルゴリズムの高度さによって異なります。

キーマーカー反復学習法をサポートしており、データ処理とフィードバックの複数のサイクルを通じてモデルが徐々に改善されます。このアプローチでは、時間の経過とともにより多様で高品質のデータが収集されるにつれて、モデルは予測を洗練し、パフォーマンスを最適化します。各反復は、モデルの理解を微調整して強化する機会を提供し、キャビン内ソリューションなどの複雑なアプリケーションを含む特定のユースケースにモデルが適応できるようにします。この反復プロセスは、さまざまなデータセットを処理し、クライアントの変化する期待に継続的に応えるために不可欠です。

リアルタイムでデータを管理する際の課題

データ収集とモデルトレーニングは開発中に実行される非同期タスクであるため、車両がすべてのトレーニングデータをリアルタイムで管理するわけではないのは事実ですが、動作中のデータ処理と管理には依然として大きな課題があります。主なリアルタイムの課題は、大量のセンサーデータ（LiDAR、カメラ、レーダーなどから）を迅速かつ正確に処理して、即座に運転の決定を下すことです。これには、レイテンシを最小限に抑えて安全性を確保するための非常に効率的なアルゴリズムと強力なオンボードコンピューティングリソースが必要です。

もう 1 つの課題は、継続的なデータ管理に頼ることなく、車両の AI システムがトレーニングから新しい未知の状況に一般化する必要があることです。事前トレーニング済みのモデルがさまざまな現実世界のシナリオに対応できるようにすることが重要です。さらに、AI モデルの更新は慎重に管理する必要があります。新しいトレーニング データとモデルを車両に展開するには、安全かつ効率的に行う必要があり、多くの場合、システムの整合性を維持する無線更新が必要です。全体として、データ管理の大部分はオフラインで行われます。

解決策は、コンピューター ビジョン モデル、ハードウェア、および同期アルゴリズムのパフォーマンスを向上させることです。

キーマーカーチームは大手 AV ソフトウェア開発会社と協力し、複雑な現実世界の環境における安全性と信頼性の向上という課題に取り組みました。このコラボレーションでは、予測できない歩行者の動き、車両による急な車線変更、霧、雪、大雨などの極端な気象条件でのナビゲーションなど、エッジ ケース データの注釈付けに重点が置かれました。チームは、カメラ、LiDAR、レーダーからのマルチセンサー データを同期しました。これにより、すべての入力に対して包括的かつ正確なラベル付けが可能になりました。この高品質の注釈付きデータセットを統合することで、AV 開発者は、物体検出エラーを 18% 削減し、突然の環境変化に対する反応時間を 12% 改善し、特に複雑な都市や悪天候のシナリオでのナビゲーションの信頼性を 20% 向上させました。