[論文レビュー] Beyond Safety Drivers: Staffing a Teleoperations System for Autonomous Vehicles.

Andrew Daw, Robert C. Hampshire+1 more|arXiv (Cornell University)|Jul 30, 2019

Advanced Queuing Theory Analysis参考文献 46被引用数 7

ひとこと要約

本稿では、自動運転車の支援を受ける遠隔操作センターのスタッフ配置手法を提案する。遠隔エージェントシステムを大規模なバッチ到着を持つキューとしてモデル化し、それらをストレージ過程と結びつけて、サービス容量超過確率を計算する。システムの信頼性、安全性、エージェント数のバランスを取るための正確なスタッフ配置水準を決定するための、モーメント生成関数に基づく数値的手法を導入し、人間が関与する自動化システムに適用可能なフレームワークを提供する。

ABSTRACT

Driverless vehicles promise a host of societal benefits including dramatically improved safety, increased accessibility, greater productivity, and higher quality of life. As this new technology approaches widespread deployment, both industry and government are making provisions for teleoperations systems, in which remote human agents provide assistance to driverless vehicles. This assistance can involve real-time remote operation and even ahead-of-time input via human-in-the-loop artificial intelligence systems. In this paper, we address the problem of staffing such a remote support center. Our analysis focuses on the tradeoffs between the total number of remote agents, the reliability of the remote support system, and the resulting safety of the driverless vehicles. By establishing a novel connection between queues with large batch arrivals and storage processes, we determine the probability of the system exceeding its service capacity. This connection drives our staffing methodology. We also develop a numerical method to compute the exact staffing level needed to achieve various performance measures. This moment generating function based technique may be of independent interest, and our overall staffing analysis may be of use in other applications that combine human expertise and automated systems.

研究の動機と目的

• 自動運転車の遠隔操作センターのスタッフ配置を、システムの信頼性と車両の安全性を確保する形で行う課題に対処すること。
• 遠隔エージェント数、システム信頼性、車両安全性の間のトレードオフを、遠隔操作支援においてモデル化すること。
• 所望のパフォーマンス水準を満たすために必要な正確なエージェント数を決定する、正確なスタッフ配置手法を開発すること。
• サービス容量超過の確率を分析するため、大規模バッチ到着キューとストレージ過程との間の関係を確立すること。
• 性能基準を満たす正確なスタッフ配置を計算するための、モーメント生成関数に基づく数値的安定性の高い手法を提供すること。

提案手法

• 自動運転車が同時に遠隔支援を要するグループを表すために、大規模バッチ到着を持つキューとして遠隔操作システムをモデル化する。
• このキューイングシステムとストレージ過程との間の数学的関係を確立し、サービス容量超過の確率を分析する。
• モーメント生成関数を用いて、所定のパフォーマンス目標を満たす正確なスタッフ配置水準を計算する数値的手法を導出する。
• エージェント数と到着バッチサイズの関数として、サービス容量オーバーフローの確率などのパフォーマンス指標を定式化する。
• 得られた手法を適用して、所望の信頼性および安全性の閾値を達成するスタッフ配置水準を計算する。
• 解析的導出と数値計算による検証を通じて、人間が関与する自動化システムへの適用可能性を示す。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 遠隔操作環境において、システムの信頼性と車両の安全性を維持するための最適な遠隔エージェント数は何か？
• RQ2 サービス容量超過の確率は、バッチ到着サイズとエージェント数にどのように依存するか？
• RQ3 自動運転における大規模バッチ到着とストレージ的行動の相互作用を正確にモデル化する数学的フレームワークは何か？
• RQ4 モーメント生成関数をどのように活用して、パフォーマンスが重要なシステムの正確なスタッフ配置水準を計算できるか？
• RQ5 提案手法は、他の人間と自動化が統合されたシステムへの応用にどの程度一般化可能か？

主な発見

• 本稿では、大規模バッチ到着キューとストレージ過程との間の新規な双対性を確立し、サービス容量超過の正確な分析を可能にした。
• モーメント生成関数に基づく数値的手法により、所定のパフォーマンス基準を満たすために必要な正確なスタッフ配置水準の計算が可能になった。
• スタッフ配置手法は、エージェント数、システム信頼性、車両安全性のバランスを、遠隔操作システムにおいて効果的にとる。
• 本手法は、所望の安全性および信頼性水準を維持するために必要な最小エージェント数を決定する定量的フレームワークを提供する。
• この手法は一般化可能であり、人間の監視と自動化作業が統合された他のシステムへの応用が可能である。
• 分析から、大規模バッチ到着がシステムの過負荷リスクに顕著に影響することを明らかにした。