Yonga üreticileri, araçlarda kullanılan çiplere daha fazla zeka katarak, çok daha güvenli araçlar, daha az kaza, ancak çok daha karmaşık elektronik sistemler için zemin hazırladıkça, otomobillerde AI/ML'nin rolü genişlemektedir.
Tam özerklik hala uzak ufukta olsa da, kısa vadeli odak, sürücülerin etraflarında neler olup bittiğinin (yayalar, nesneler veya kazalara neden olabilecek diğer arabalar) farkında olmalarını ve dikkatli olmalarını sağlamayı içerir. Dünya Sağlık Örgütü'ne (WHO) göre, 1.3 yılında yalnızca Amerika Birleşik Devletleri'nde 38,000'den fazla kişi dahil olmak üzere her yıl yaklaşık 2020 milyon kişi trafik kazalarında hayatını kaybediyor. Pandeminin başlangıcında daha az insan araba kullanıyor olsa da, kaza oranı bir önceki yıla göre yüzde 7.2 arttı. Ulusal Karayolu Taşımacılığı Güvenliği İdaresi (NHTSA).
Güvenlik endişeleri akıllı teknolojiye olan talebi artırdı. Otomotiv IP ve alt sistem segment yöneticisi Ron DiGiuseppe, “Çiplere giderek daha fazla zekanın entegre edildiğini görüyoruz” dedi. Özet ' Otomotiv Grubu. “SoC'ler bu günlerde ADAS, konuşma tanıma, dahili ve harici izleme dahil olmak üzere çok fazla şey yapıyor ve yakında EV'ler için pil yönetimi ve önleyici bakım da yapacaklar. Kabin içi izlemenin amacı trafik kazalarını azaltmaktır. Trafik kazalarının nedenlerinden biri de sürücünün dikkat dağınıklığı veya uyuşukluk halidir. AI SoC, sürücü davranışlarını izleyerek ve tespit ederek geribildirim ve uyarılar sağlayın. Sensörler başını salladığını veya göz kapaklarının kapandığını algıladığında, algoritma sürücünün sürüşe devam edecek durumda olmadığını anlayacak ve mola vermek için güvenli bir yer bulmayı önerecektir. Ek olarak, direksiyon simidi sensörleri yeterli basınç algılamadığında, algoritma sürücüyü ellerini tekrar direksiyona koyması için uyaracak.”
Akıllı teknoloji aynı zamanda otomotiv tasarımını endüstri öğreniminin daha az olduğu öncü düğümlere doğru iter. Otomotiv IC test çözümleri müdürü Lee Harrison, "Klasik otomotiv çalışanlarının çoğunun kendi harikaları vardı, bu yüzden teknolojilerine oldukça güveniyorlardı" dedi. Siemens EDA. “Son üç ila beş yılda gördüğümüz şey, bunun son derece değiştiği. Otomotiv müşterileri tipik olarak 120nm işlem düğümündeyken, mobil kullanıcılar 14nm ve 7nm'yi zorluyordu. Şimdi, otomotiv çalışanları sınırları zorluyor ve bu, tüm bu otomotiv cihazlarında istenen tüm yetenekler tarafından yönlendiriliyor. En son veri sistemleri 7nm ve 5nm'dedir. Ama bunlara ilişkin verilere sahip değiller. Geçmişte, herhangi bir şey yapmadan önce beş yıllık verileri olurdu.”
Lüks otomobil markaları geçtiğimiz birkaç yıl içinde bu özelliklerden bazılarını ekledi, ancak teknoloji giderek yaygınlaşıyor ve kullanılan çipler daha karmaşık hale geliyor. Yapay zeka sistemleri, verileri gerçek zamanlı olarak işlemek için daha fazla bilgi işlem öğesine ihtiyaç duyduklarından sıklıkla en gelişmiş işlem düğümlerinde geliştirilir. Bu da, otomotive özgü bazı tanıdık zorlukların yanı sıra bazı zorlukları da beraberinde getiriyor.
Otomotiv pazarına girişten sorumlu başkan yardımcısı Dennis Laudick, "Araçtaki yapay zeka potansiyeli çok büyük ve mümkün olandan daha yeni yararlanmaya başlıyoruz" dedi. Silâh Otomotiv ve IoT İş Alanı. “Ancak bunu başarmada, yapay zekanın bilgi işlem iştahı doyumsuz. Otomotiv endüstrisi için en büyük zorluklardan biri, yapay zekanın devasa faydalarının, ancak tüketici otomotivine uygun bir donanım maliyeti ve güç profilinde nasıl elde edileceğidir.”
Bu, akıllı algılama cihazları ve akıllı kabin içi izleme sistemlerini (ICMS) mümkün kılan otomotiv AI SoC'leri için giderek daha fazla geçerlidir.
Araç otomasyonu ve şasi kıdemli direktörü Bill Stewart, “Güvenilir otomotiv teknolojisi ve harici radar ve kamera ve sensör füzyonu dahil sensörlerdeki gelişmeler, ADAS, araç bağlantısı ve mobilite hizmetlerinin ileriye taşınmasına yardımcı oldu” dedi. Infineon Technologies. “Bunlar, çarpışmaları önlemek için uyarılar sağlayan dış yardım sistemlerini içeriyor. Son yıllarda, sürüş güvenliğini daha da artırmak için kabin içi izleme sistemleri eklendi.”
Şekil 1: Görüntü kameraları, radar ve NIR dahil ICMS teknolojileri ivme kazanıyor. Kaynak: Infineon
Bir ICMS, otomotiv güvenliğini ve emniyetini artırmak için gözetim, izleme ve alarmlar kullanır. Bir sürücü izleme sistemi (DMS), bir yolcu izleme sistemi (OMS) ve bir çocuğun, hayvanların veya cep telefonu ve kabin içinde geride bırakılan anahtarlar gibi öğelerin varlığını belirlemek için diğer nesne algılama teknolojilerinden oluşur. . DMS bir süredir piyasada olmasına rağmen, OMS nispeten yenidir.
Tensilica Vision ve AI DSP'leri ürün yönetimi ve pazarlama müdürü Amol Borkar, "Sensörün yalnızca sürücüye baktığı DMS ile karşılaştırıldığında, OMS'de bir veya daha fazla sensör araçtaki tüm yolcuları izliyor" dedi. Ritim. "Bu, bir dizi kullanım senaryosu ve uygulaması açar. Kamera, mikrofon, sıcaklık ve diğer sensörlerin bir kombinasyonu ile akıllı hava yastığı açılması gibi şeyler yapılabilir. Bir kazada çarpışma noktasına bağlı olarak ve yolcunun oturma pozisyonunu analiz etmek için AI ağlarını kullanarak, hava yastıkları en etkili olacak ve yaralanma olasılığını azaltacak şekilde açılabilir. Başka bir güvenlik önlemi, günlük bir market alışverişi sırasında yanlışlıkla kilitli bir araçta bırakılan çocukların veya evcil hayvanların varlığını tespit etmek için AI ağlarını kullanmak olabilir. Algılanırsa, sürücü uyarılabilir ve bir alarm sesi duyulabilir. Bir araya geldiğinde, DMS ve OMS, araç kabinindeki aktivite seviyesini izleyebilir ve sürücünün dikkatini dağıtma potansiyelini gösterebilir.”
Sürücü izleme sistemlerinin karmaşıklığı değişiklik gösterir. Örneğin, sürücünün dikkat dağınıklığını, yorgunluğunu ve duygusal durumlarını izlemek için bir algoritma, nefes alma aktivitesi, yüz ifadeleri, göz bebeği genişlemesi, göz kırpma düzenleri ve hatta kalp atış hızı aktivitesi gibi bir veya daha fazla parametreyi algılayabilir. Bazı OEM'ler, sürücünün sağlığının iyi olup olmadığını belirlemek için hayati belirtilerin izlendiği DMS ve sağlık izlemeyi entegre etmeye başladı. Örneğin sürücü kalp krizi geçirirse, ADAS devralabilir ve aracı güvenli bir şekilde yolun kenarına çekebilir. Bu hala birkaç yıl uzakta. DMS günümüzde çoğunlukla sürücünün uyku hali, dikkat dağınıklığı ve hatta araç kullanırken bayılma gibi ani rahatsızlıkları tespit ediyor. OMS, araçta bulunanların/yolcuların emniyet kemeri takıp takmadıklarını tespit etmek ve bazı durumlarda OMS ile etkileşime girmelerini sağlamak için izlemek için kullanılır.
aracın içinde neler oluyor
Kabin içi algılama için kullanılan teknolojiler kameralar, yakın kızılötesi (NIR), sensörler, radar ve ultrasondur. NIR, Audi, BMW, GM, Ford, Mercedes-Benz, Nissan, Hyundai ve Mazda dahil olmak üzere birçok OEM tarafından kullanılan açık ara önde gelen teknolojidir. Tesla öncelikle radar kullanırken Toyota, radar ve kamera kombinasyonunu kullanıyor. Bu teknolojiler, göz/bakış takibi, el hareketlerinin/pozisyonunun tespiti, yüz tanıma, yolcu/çocuk varlığı ve direksiyon el basıncı algılamasını gerçekleştirebilir.
NIR. Yakın kızılötesi, 850 ila 1,050 nm arasında ışık kaynağı aralıklarına sahip LED kullanır. Otomotiv endüstrisi, görsel spektrumun ötesinde olan ve insan gözü için hiçbir risk oluşturmayan 940nm civarında kullanma eğilimindedir. Ek olarak, güneş ışığı NIR'yi etkilemez. Diyotlar tarafından yayılan ışık, hedef nesne(ler)den bir LED alıcı-vericiye geri dönerek, nesnenin mesafesini belirlemek için uçuş süresi (ToF) hesaplamasını etkinleştirir. Binlerce ışık huzmesi alındıktan sonra, piksel formatında nihai bir 3D görüntü geliştirilecektir. Bu 3D görüntüler, kabin içindeki insanların simülasyonlarıdır. Örneğin sürücü aniden bayılırsa, NIR sensörleri sürücünün düz oturmadığını algılayabilir. Algoritma daha sonra bunu acil bir durum olarak yorumlayacaktır.
Geliştiriciler, NIR teknolojisine sürekli olarak yeni özellikler ekliyor. Örneğin, Radiant Vision Systems'ın NIR kameraları, daha iyi doğruluk için iki eşzamanlı çıkış sağlar. Radiant Vision Systems'ın NIR yoğunluk lens sistemi, görüntü sensörü pikseli başına 850 derece ile 940 veya 0.05nm'de çalışır. Göz güvenliğini sağlamak için, NIR ekipmanı aşağıdakilere uygun olmalıdır: IEC 62471 ve IEC 60825-1 NIR dahil tüm ışık kaynakları için standartlar.
Chip tarafında da yeni gelişmeler var. Örneğin, ASIC'ler artık eşzamanlı DMS ve OMS uygulamaları için mevcuttur. OMNIVISION'un tek paket AI tabanlı ASIC'i, RGB‑IR görüntü sinyali işlemeyi (ISP), iki AI sinirsel işleme birimi (NPU) ve yerleşik DDR3 belleği (2 Gb) ile entegre eder. Smart Eye'ın AI algoritmalarıyla bir araya getirilen OMNIVISION'un 940nm'yi 2.2 mikronluk küçük bir pikselle destekleyen GS sensörü, aşağıdakilerle uyumludur: Genel Güvenlik Düzenlemeleri (GSR) ve Euro Yeni Araba Değerlendirme Programı (NCAP).
Melexis'in tek çipli sürekli dalga uçuş süresi (cwToF) sensörü artık ana bilgisayar ECU'suna MIPI CSI-850 seri arabirimi ile hem 940nm hem de 2nm dalga boylarını destekliyor.
Radar. ADAS uygulamalarında radar, yağmur gibi hava koşullarından etkilenmeden yüksek çözünürlük sağlama avantajına sahiptir. Hedef nesneleri algılamak için ışığa dayanan görüş kameraları ve lidar, dolu gibi hedef olmayan nesneler tarafından engellenebilir. ICMS için benzer şekilde, otomotiv 60GHz radar sensörleri (4GHz bant genişliği), yüksek çözünürlüklü kısa menzilli algılama sağlamada etkilidir. Uygulamalardan bazıları, bir çocuğun veya evcil hayvanın varlığının tespit edilmesini içerir. Emniyet kemeri kullanımını izlemenin yanı sıra, araçta bulunanların biyometriklerini ve yaşamsal belirtilerini de takip edebilir.
Bu alanda Infineon, Vayyar, Gentex, ams OSRAM ve Veoneer dahil olmak üzere birden fazla şirket çalışıyor.
Radar ayrıca dış sensörlerde de kullanılabilir. Araçlar kendi kendine park etme özellikleriyle donatılmışsa, bu sensörler yayaların, hayvanların veya yakındaki nesnelerin varlığını algılayabilir ve çarpışmaları önlemek için acil fren uygulayabilir.
Güvenlik endişeleri
Daha fazla elektronik, araç güvenliğini büyük ölçüde iyileştirirken, aynı zamanda daha fazla siber saldırıya da kapı açar. Saldırıların oranı önemli ölçüde artıyor. Araç kontrollerinin bilgisayar korsanları tarafından ele geçirildiği ve ambulansların yanlış yerlere yönlendirildiğine dair raporlar var.
Arm's Laudick, “Güvenlik ve gizlilik, yalnızca yapay zeka ve araç uygulamaları için değil, aynı zamanda herhangi bir bilgi işlem sistemini kullanan tüm modern cihazlar için de kritik ve temeldir” dedi. “Odaklanmak için çok çaba harcadığımız bir alan ama aynı zamanda sürekli gelişen bir alan. İleriye dönük bizim için bir odak noktası olmaya devam edecek. ”
Otomotiv zekasının merkezileştirilmesi ve elektronik kontrol birimlerinin yüksek performanslı SoC'lerle değiştirilmesi, saldırganların tüm aracı kontrol etmesi için tek bir hedef sağlar. 5G, V2X ve akıllı altyapı bağlantıları büyüdükçe saldırı yüzeyi genişleyecek ve merkezi SoC'lere erişim kazanma olasılığı artacaktır. Tasarım verimliliği ve düşük gecikme, araç bağlantıları çoğaldıkça veri güvenliğini korumak için hayati unsurlardır.
Ürün pazarlama kıdemli direktörü Bart Stevens, "AI çıkarım görevlerinin başka bir koruma düzeyine ihtiyacı var" dedi. Rambus. “AI uç işleme, yüksek değeri temsil ettikleri için AI modellerini güvenli bir şekilde yönetmelidir. Arabalar ayrıca, sürücünün durumunu izleyerek yolcuların (ve sürücünün) güvenliğini tespit etmede daha akıllı hale geliyor. Bu izleme sırasında toplanan veriler, gizlilik sorunlarına ve dolayısıyla bu veri noktalarının gizliliğinin korunması ihtiyacına yol açabilir. Araçtan araca veya araçtan altyapıya (yani araçtan her şeye) ana akım haline geldiğinde, verimli ve standartlaştırılmış düşük gecikmeli güvenlik protokollerinin V2X iletişim oturumlarını yönetmesi gerekir. Herhangi bir zamanda, bir aracın çevredeki araçlara ve yol içi dedektörler, ışık direkleri vb. gibi çevredeki altyapıya bu tür yüzlerce oturumu güvenli bir şekilde kurması ve yıkması gerekebilir. Bu, yüksek performanslı düşük performansı kaldırabilecek sistemler gerektirir. -gecikme güvenlik protokolleri. Bu sistemlerin kuantum sonrası kripto geçirmez olması bile gerekebilir.”
Ayrıca izlenebilir olmaları gerekir. Kıdemli teknik pazarlama müdürü Paul Graykowski, "AI'nın otomotiv SoC'lerine geliştirilmesi ve entegrasyonu karmaşık bir süreçtir" dedi. arter IP'si. “Güç, performans ve alan (PPA) hedeflerine ulaşmanın yanı sıra tasarım ekipleri, mimari özellikler ve fiziksel kısıtlamalar arasındaki tasarım ödünleşimlerini dengelemelidir. Bu gereksinimleri karşılamanın ötesinde, otomotiv tasarımları işlevsel olarak güvenli ve özünde güvenli olmak için ek taleplere sahiptir. Uyum sağlamak için ISO 26262, söz konusu gereksinimlerin kanıtlanmış doğrulaması ve geçerliliği ile birlikte tasarım eserlerinin gereksinim izlenebilirliğini sağlamalıdır.”
Ve bu tür saldırıları önlemek için otomotiv elektronik tasarımları ile başlamalıdır. sıfırdan güvenlik. ECU'ların yerleşik güvenliğe sahip olması gerekir ve SoC'lerin güvenlik yapı taşlarını veya güvenlik IP'lerini içermesi gerekir. Ayrıca, kapsamlı tasarım simülasyonu, doğrulama ve testlerin mevcut olması gerekir.
Eylül 2022'de, NHTSA güncellendi ve yayınlandı. Modern Araçların Güvenliği için Siber Güvenlik En İyi Uygulamaları. Yeni sürüm, koordineli ajans araştırmasının, gönüllü endüstri standartlarının ve yıllar boyunca motorlu taşıt siber güvenlik araştırmalarından toplanan derslerin bir ürünüdür. Bağlayıcı olmamasına rağmen bu belge, sektörle ilgili öğrenmeler ve en iyi uygulamalardan oluşan bir koleksiyon sağlar.
Ek zorluklar
ICMS için doğru teknolojileri seçmek ve performansı, güç verimliliğini ve maliyeti etkin bir şekilde dengelemek, otomotiv tasarımında temel endişeler olmaya devam ediyor.
Infineon'dan Stewart, diğer tasarım konularına dikkat çekti. "Bir ICMS mimarisi, merkezi bir işlem birimine veya birden fazla MCU'ya ve bağımsız sensörlere sahip bağımsız sistemler içerebilir" dedi. “Euro NCAP 2 gereksinimlerini karşılamak üzere DMS için 3D ve 2025D kameralar tasarlarken, OEM'lerin kolaylık ve güvenlik işlevlerini göz önünde bulundurması gerekecek. Bu özelliklerden bazıları, sürücünün dikkatinin dağılmasını önlemeyi, oturma pozisyonu değişikliklerine izin verildiğinde güvenliğin sağlanmasını veya acil bir durumda aracın engelinin kaldırılmasını içerebilir. Ek olarak, OMS tasarımı için, koltuk ısıtmasını, emniyet kemeri alarm algılamasını veya akıllı hava yastığının açılmasını açmak için 60GHz radar sensörleri kullanılabilir. Daha da önemlisi, çocuk varlığı algılama, unutulan bir evcil hayvan veya nesne için arka yolcu uyarısı ve yolcuların sağlık durumlarını izlemek için yolcu durumunu izleme gibi potansiyel hayat kurtarıcı işlevler çok faydalı olacaktır.”
Sonuç
Akıllı kabin içi izleme sistemleri teknolojileri, araçların yaralanmalar, hasarlar ve çarpışmalar dahil olmak üzere trafik kazalarından kaçınmasını sağlar. Şu anda, NIR, ICMS tarafından kullanılan lider teknolojidir ve bunu radar ve görüş kameraları izlemektedir. Genel Güvenlik Düzenlemeleri (GSR) ve Euro New Car Assessment Program (NCAP) gibi düzenleyici kurumlar, giderek artan bir şekilde otomobil üreticilerinin ICMS dahil teknolojileri kullanarak güvenliği artırmasını şart koşuyor. Otomobil üreticilerine, kabin içi çocuk varlığı algılama (CPD), arka yolcu uyarısı (ROA) ve yolcu durumu izleme (OSM) özelliklerini dahil etmeleri için gelecekteki mevzuat önerildi. Bunlar, otomotiv tasarımında ICMS talebini daha da artıracak ve araçların güvenliğini artıracaktır.
Ancak tüm bunların bir bedeli var ve maliyetleri dizginlemek, bu sistemler tarafından kullanılan güç miktarını azaltmak ve daha fazla sistem birbirine bağlı ve merkezi olarak yönetilirken her şeyi güvende tutmak sürekli bir zorluk olacak.
