AI przesuwa funkcjonalne bezpieczeństwo do przodu
W świecie coraz większej automatyzacji maszyn, sterowanej przez sztuczną inteligencję (AI) bezpieczeństwo funkcjonalne jest istotną częścią procesu inżynieryjnego dla autonomicznych pojazdów, przemysłowego IOT, robotyki i wielu innych dziedzin.
Może być i musi być uważana za zasadniczą część procesu rozwoju systemów i ich elementów IP.
Model biznesowy IP
Możliwość ponownego wykorzystania sieci jest kluczowym elementem w biznesie projektowym SoC.
Integratorzy sieci SOC korzystają z dwóch sposobów: oszczędzają pieniądze dzięki licencji IP na znacznie niższą niż koszt samodzielnego opracowywania i wspierania tego samego adresu IP, oszczędzając czas, ponieważ adres IP został już zaprojektowany i sprawdzony.
Twórcy IP mogą skoncentrować swoją firmę na IP, jeśli mają specjalistyczną wiedzę i doświadczenie.
Licencjonują IP z kosztem niższym niż koszty rozwoju tego IP, ale licencjonują je wielu integratorom SoC, aby zapewnić wystarczający zwrot z inwestycji.
Aby zmaksymalizować wartość IP, integrator SoC musi być w stanie go używać bez konieczności inwestowania czasu i wysiłku w zrozumienie szczegółów projektu.
Aby to umożliwić, dostawca IP dostarcza pakiet pomagający w procesie integracji i użytkowania, w tym:
- wsparcie i konserwacja wraz z dokumentacją
- środowisko symulacji.
- Skrypty wspierające: analizę mocy; symulacja; analiza czasu; synteza; bezpieczeństwo funkcjonalne.
Postępy w sztucznej inteligencji, zwłaszcza przy użyciu sztucznych sieci neuronowych, doprowadziły do dramatycznego wzrostu zapotrzebowania na inteligentne systemy elektroniczne.
Jeśli systemy te wykorzystują tę inteligencję w celu zrozumienia ich środowiska i wykorzystania tej wiedzy do sterowania sprzętem w sposób autonomiczny, potencjalne ryzyko dla życia musi być zarządzane do akceptowalnego poziomu.
Jednym z miejsc, w których ta uwaga jest najbardziej widoczna, jest przemysł motoryzacyjny, z zaawansowanymi systemami wspomagania kierowcy (ADAS) oraz dążenie do w pełni autonomicznych pojazdów.
Zarządzanie ryzykiem odbywa się poprzez przyjęcie funkcjonalnych względów bezpieczeństwa przy projektowaniu tych zautomatyzowanych systemów, z normą bezpieczeństwa funkcjonalnego ISO 26262 jako specyficzną pochodną ogólnej normy funkcjonalnej IEC 61508 dotyczącą systemów elektrycznych i elektronicznych.
Bezpieczeństwo funkcjonalne
Bezpieczeństwo funkcjonalne jest wewnętrznie związane z końcem w celu zapewnienia, że system działa, aby zminimalizować ryzyko obrażeń w przypadku wystąpienia usterek. Te wady należą do dwóch głównych kategorii: systematycznie i losowo.
Systematyczne wady są obecne we wszystkich implementacjach, prawdopodobnie z powodu wad projektowych. Błędy te są rozwiązywane za pomocą skutecznych metodologii rozwoju, które są udokumentowane w celu zapewnienia niezależnej identyfikowalności i audytu, i dotyczą zarówno całego systemu, jak i każdego IP.
Losowe błędy są przejściowymi błędami, takimi jak błędy miękkie z powodu promieniowania i zakłóceń wynikających z zakłóceń elektromagnetycznych lub zasilania; trwałe błędy w wyniku szortów; zależne błędy z powodu awarii lub powiązanych elementów systemu; oraz ukrytych błędów, w których nie można zaobserwować wpływu usterki przez pewien czas. Błędy te są rozwiązywane poprzez połączenie możliwości samokontroli, mechanicznych mechanizmów bezpieczeństwa i funkcjonalnej redundancji.
Poziom bezpieczeństwa funkcjonalnego na poziomie systemu określany jest poprzez szczegółowe tryby awarii, efekty i analizę diagnostyczną (FMEDA) i zależy od analizy każdego IP.
Technika FMEDA uważa:
- wszystkie elementy projektu;
- funkcjonalność każdego elementu;
- tryby awarii każdego elementu;
- wpływ trybu awaryjnego każdego elementu na funkcjonalność produktu;
- zdolność automatycznej diagnostyki do wykrycia awarii;
- siła konstrukcyjna (de-rating, współczynniki bezpieczeństwa); i
- profil operacyjny (czynniki stresu środowiskowego).
Norma bezpieczeństwa funkcjonalnego ISO 26262 definiuje poziomy integralności bezpieczeństwa samochodowego (ASIL), aby wspomagać tę analizę od ASIL A aż do najsolidszego poziomu, ASIL D.
Na poziomie systemu wymogi bezpieczeństwa można zmapować w niezależne elementy. Pozwala to na uzyskanie wysokiego poziomu funkcjonalnego bezpieczeństwa, takiego jak ASIL D, z elementami, które samodzielnie osiągają niższy stopień bezpieczeństwa funkcjonowania, np. ASIL B [D].Norma bezpieczeństwa funkcjonalnego ISO 26262 w części 2, 9 umożliwia to rozkładowi ASIL, aby ułatwić proces rozwoju każdego z niezależnych elementów.
Mechanizm ten jest szczególnie użyteczny w przypadku złożonego protokołu IP, takiego jak wysoko wydajny, wielosystemowy procesor MIPS I6500F, który jest przeznaczony dla ASIL B rozproszony z D: ASIL B (D).
Użycie FMEDA na poziomie systemu wymaga jego wykorzystania na poziomie komponentów, dlatego musi być częścią pakietu IP.
Element zabezpieczający poza kontekstem
Model biznesowy IP polega na tym, że licencjonowanie tego samego IP dla wielu klientów.
Znaczna część wartości IP oparta jest na zdolności klienta do korzystania z niej bez konieczności szczegółowej znajomości tego IP lub wymogu modyfikowania tego adresu IP.
Norma bezpieczeństwa zgodna z normą ISO 26262 opisuje element zabezpieczający poza kontekstem (SEOOC) w normie ISO 26262-10, punkt 9 jako element zabezpieczający, który nie jest opracowany dla konkretnego elementu (tzn. W kontekście określonego pojazdu).
SEOOC może być systemem, szeregiem systemów, podsystemem, komponentem oprogramowania lub komponentem sprzętowym.
Kwalifikowanie rdzenia IP jako SEOOC do konkretnego poziomu bezpieczeństwa funkcjonalnego, takiego jak ASIL B [D], co zostało zrobione przez Imagination przy użyciu wieloprocesorowego, niejednorodnego MIPS I6500F, zapewnia funkcjonalne bezpieczeństwo dzięki obsłudze IP wielokrotnego użytku.
Istnieją dwie istotne zalety dla integratora SoC z używania adresu IP innej firmy jako SEOOC:
Integrator SoC może wykorzystać udokumentowaną analizę FMEDA dostarczaną jako część pakietu SEOOC IP bezpośrednio w ich analizie poziomu systemu, oszczędzając znaczny czas i koszt oraz zachowując korzyści wynikające z używania przez osoby trzecie.
- Twórca IP ma pełną wiedzę i dostęp do projektu IP, dzięki czemu mogą znacznie skuteczniej i skuteczniej wdrażać funkcjonalne funkcje bezpieczeństwa niż integrator SoC.
- Bezpieczeństwo funkcjonalne musi być integralną częścią procesu tworzenia zarówno dla systemu, jak i każdego komponentu IP. Dostarczenie IP jako usługi SEOOC umożliwia to, przy jednoczesnym zachowaniu wzajemnych korzyści wynikających z wielokrotnego korzystania z modelu biznesowego IP.
O autorze
