NVIDIA Halos rakentaa jäljitettävää turvallisuusketjua pilvestä ajoneuvoon ja robottiin

NVIDIA Halos on fyysiseen tekoälyyn tarkoitettu, näyttöön kytkeytyvä turvallisuuskehys – ei yksittäinen komponentti, joka tekisi autonomisesta ajoneuvosta tai robotista sellaisenaan turvallisen. Tavoitteena on yhdistää mallikehityksestä, simuloinnista, laitteisto- ja ohjelmistosuunnittelusta, käyttöönotosta sekä myöhemmistä päivityksistä kertyvä turvallisuuteen liittyvä näyttö jäljitettäväksi kokonaisuudeksi koko järjestelmän elinkaaren ajaksi. 56

Ero on olennainen. Turvallisuusarvioitu siru, sertifioitu käyttöjärjestelmäkomponentti tai tarkastettu integraatio voivat tukea turvallisuusperustelua, mutta ajoneuvon tai robotin rakentava ja sitä operoiva yritys vastaa edelleen lopullisen tuotteen päästä päähän -validoinnista, viranomaisvaatimuksista ja turvallisesta käytöstä. Raskaan liikenteen autonomista järjestelmää kehittävä Einride havainnollistaa tätä vastuunjakoa. 4

Pilvikehityksestä käyttöön otettuun koneeseen

Halos kokoaa yhteen ajoneuvon tai robotin arkkitehtuurin, sirut, käyttöohjelmistot, tekoälymallit, työkalut ja palvelut. Autonomisten ajoneuvojen kehityksessä NVIDIAn kuvaama työnkulku ulottuu mallien koulutuksesta ja testauksesta Omniverse- ja Cosmos-simulointiin, turvallisuuskriittisen laitteisto- ja ohjelmistopinon validointiin sekä lopulta ajoneuvokäyttöönottoon. 56

Käytännön ydin on jäljitettävyys: yhdessä vaiheessa syntyneen näytön pitäisi palvella seuraavaa vaihetta. Mallin tai järjestelmän muutos voidaan näin suhteuttaa aiempiin validointi- ja simulointituloksiin sen sijaan, että sitä käsiteltäisiin irrallisena ohjelmistojulkaisuna. NVIDIA esittää tämän keinona tehdä turvallisuustyöstä toistettavampaa, vaikka järjestelmät, anturikokoonpanot ja ohjelmistot muuttuvat. 6

NVIDIA jakaa Halosin kolmeen tasoon: alustaturvallisuuteen, algoritmiseen turvallisuuteen ja ekosysteemin turvallisuuteen. Ensimmäinen koskee laskenta- ja ohjelmistoperustaa, toinen tekoälyn käyttäytymistä ja kolmas muun muassa integraatiota, tarkastuksia sekä toimittaja- ja sertifiointiekosysteemiä. 13

Mitä autonomisten ajoneuvojen kokonaisuuteen kuuluu?

Autonomisissa ajoneuvoissa Halosin keskeisiä osia ovat:

• NVIDIA DRIVE AGX Thor, turvallisuuslähtöisesti suunniteltu kiihdytetyn laskennan alusta.
• NVIDIA Hyperion, tason 4 autonomiaan tarkoitettu ajoneuvoalusta ja viitearkkitehtuuri.
• Halos OS, yhtenäinen turvallisuusohjelmiston perusta, joka rakentuu Halos Core -ytimen varaan. Halos Core on NVIDIA DriveOS:n seuraaja.
• NVIDIA Omniverse ja Cosmos, NVIDIAn pilvi- ja simulointityökaluketju kehitystä ja validointia varten. 610

Hyperion ei ole valmis robottitaksi tai autonominen kuorma-auto. Se on viitearkkitehtuuri, joka yhdistää laskennan, anturit ja ohjelmistoperustan. Ajoneuvokehittäjät sovittavat sen omaan käyttötarkoitukseensa ja omaan turvallisuusperusteluunsa. 314

Einride rakentaa seuraavaa järjestelmäänsä Hyperionille

Einride on ilmoittanut kehittävänsä seuraavan sukupolven Einride Driver -autonomista kuorma-autojärjestelmäänsä NVIDIA Hyperionin pohjalta. Yhteistyössä Hyperionin laskenta-, anturi-, ohjelmisto- ja turvallisuusarkkitehtuuria muokataan raskaan tavaraliikenteen tarpeisiin. Halos ja Cosmos on tarkoitus ottaa mukaan kehitykseen ja validointiin. 34

NVIDIA toimittaa peruslaskenta-alustan, tekoälykehitystyökalut ja turvallisuuskehyksen. Einride säilyttää vastuun kokonaisesta ajamisjärjestelmästä, turvallisuusvalidoinnista, viranomaishyväksynnöistä ja asiakaskäyttöönotosta. 4

Robotiikkaan oma, toimialakohtainen pino

NVIDIA on laajentanut Halosin robotiikkaan ja fyysiseen tekoälyyn toimialakohtaisella kokonaisuudella. Sen nimettyihin perusosiin kuuluvat NVIDIA IGX Thor teolliseen reunalaskentaan sekä NVIDIA Holoscan Sensor Bridge anturien liitäntöihin ja käsittelyyn. Niiden rinnalla ovat Halosin ohjelmistoperusta ja tarkastuspolku. 118

Turvallisuusperiaatteet ovat yhteisiä autonomisille ajoneuvoille ja robotiikalle, mutta NVIDIA korostaa, että alustat, standardit ja niitä tukeva näyttö pysyvät toimialakohtaisina. Yhteinen kehys ei siis tarkoita, että tehdasrobotin, liikkuvan robotin ja autonomisen ajoneuvon turvallisuusvaatimukset olisivat keskenään vaihdettavia. 6

Ekosysteemi: kehittäjiä, antureita, siruja ja integraattoreita

NVIDIAn mukaan Halos AI Systems Inspection Labilla on 43 ekosysteemijäsentä. Autonomisten ajoneuvojen nimettyjä osallistujia ovat AUMOVIO, Bosch, Gatik, Hesai, Lucid, MIRA, onsemi, PlusAI, Sony, Valeo ja Wayve. Robotiikan puolella NVIDIA nimeää sulautettujen ohjelmistojen toimittajiksi acontisin ja QNX:n, kun taas Advantech ja NexCOBOT rakentavat turvallisuuslähtöisesti suunniteltuja IGX-järjestelmiä. 17

Yritykset edustavat autonomisen ajamisen kehitystä, kuljettajaa avustavia järjestelmiä, antureita, puolijohteita, järjestelmäintegraatiota, validointia ja turvallisuuden varmistamista. Jäsenyyttä ei pidä tulkita takeeksi siitä, että jokaisen osallistujan lopputuote olisi sertifioitu tai käytössä. 7

NVIDIA luettelee erikseen Hyperion-ekosysteemiin Aevan, AUMOVIOn, Astemon, Arben, Boschin, Hesain, Magnan, OMNIVISIONin, Quantan, Sonyn ja ZF:n. Astemo, AUMOVIO, Bosch, Magna, Quanta ja ZF ovat ilmoittaneet Hyperioniin perustuvista elektronisista ohjausyksiköistä. Aeva, Arbe, Hesai, OMNIVISION ja Sony ovat puolestaan niiden kumppanien joukossa, jotka kelpuuttavat anturikokonaisuuksia avoimelle alustalle. 20

Puolijohdepuolella NVIDIA nimeää onsemin autonomisten ajoneuvojen tarkastusekosysteemissä. Robotiikkaa varten se mainitsee Infineonin, NXP:n, STMicroelectronicsin ja Texas Instrumentsin anturi-, turvallisuusmikro-ohjain- ja muina puolijohdeteknologioiden toimittajina. 7 NXP kertoo myös olevansa Halos AI Systems Inspection Labin jäsen. 21

Mitä riippumattomat arvioinnit ja akkreditointi kertovat – ja mitä eivät?

NVIDIA viittaa yli 30:een Halosiin liittyvään turvallisuus- ja kyberturvallisuussertifikaattiin sekä arviointiraporttiin. Yhtiön mukaan TÜV SÜD on sertifioinut NVIDIAn autoteollisuuden tuote-elinkaariprosessit ja keskeiset laitteisto- ja ohjelmistoprosessit ASIL D -tasolle. DriveOS 6.0 on sertifioitu ISO 26262 -standardin ASIL D -vaatimusten mukaiseksi, ja Thor-X on arvioitu ASIL D -vaatimusten mukaiseksi. NVIDIA mainitsee lisäksi ISO/SAE 21434 -kyberturvallisuusprosessin sertifioinnin sekä TÜV Rheinlandin riippumattoman UNECE-turvallisuusarvion NVIDIA DRIVE AV:stä. 1217

Halosiin kuuluu myös NVIDIA AI Systems Inspection Lab, joka on ANABin akkreditoima ISO/IEC 17020 -tarkastuselin. NVIDIAn mukaan laboratorio tekee puolueettomia arvioita ja ylläpitää Halos Certified -ohjelmaa. Sen tarkoituksena on auttaa kumppaneita valmistamaan integraatioita kolmannen osapuolen sertifiointia varten; tällaisia sertifioijia ovat muun muassa TÜV Rheinland, UL Solutions, TÜV SÜD, exida, SGS ja CertX. 11118

Ratkaisevaa on ymmärtää arvioinnin rajaus. Akkreditointi ja tarkastus voivat osoittaa, että tarkastuselin ja sen prosessit täyttävät määritellyt vaatimukset. Komponentin sertifikaatti tai arviointi taas koskee arvioitua tuotetta ja sen tarkasti määriteltyä soveltamisalaa. Kumpikaan ei automaattisesti sertifioi kaikkia Halosia hyödyntäviä ajoneuvoja tai robotteja turvallisiksi kaikissa toimintaympäristöissä. Lopullisen järjestelmän kehittäjän on edelleen tehtävä käyttökohdekohtainen validointi, hankittava hyväksynnät ja huolehdittava käytön hallintakeinoista. 411

Miksi NVIDIA pitää skaalautuvaa turvallisuusinfrastruktuuria välttämättömänä?

NVIDIA perustelee uudelleenkäytettävää turvallisuusinfrastruktuuria odotetuilla käyttöönottomäärillä. ABI Research arvioi, että tason 3–5 autonomisten ajoneuvojen asennettu kanta yltää 49 miljoonaan vuoteen 2035 mennessä. Omdia puolestaan arvioi teollisuusrobottien määräksi noin 60 miljoonaa. 6

Tällaisessa mittakaavassa jokainen mallin, anturijoukon, laitteistokokoonpanon tai ohjelmistoversion muutos voi synnyttää uuden varmistettavan turvallisuuskysymyksen. NVIDIAn ajatus on, että kehityksen ja käyttöönoton yli ulottuva yhteinen, näyttöön kytkeytyvä toimintatapa auttaa arvioimaan muutoksia johdonmukaisesti ja tekemään tarkastuksista tehokkaampia. 6

Halosia kannattaa siis pitää pyrkimyksenä tehdä turvallisuuden varmistamisesta jatkuva tekninen käytäntö fyysisen tekoälyn koko elinkaaren ajaksi. Lupaus ei ole automaattinen sertifiointi, vaan jäsennelty perusta, jonka varaan kehittäjät voivat rakentaa, dokumentoida, tarkastuttaa ja riippumattomasti arvioida yhä monimutkaisempia autonomisia järjestelmiä. 156