置信度驗證對于自動駕駛來說重要嗎？

[首發(fā)于智駕最前沿微信公眾號]就在最近，聽到了置信度驗證的相關(guān)概念，作為一名自動駕駛行業(yè)小白，智駕最前沿在聽到這個概念后，便去了解下這個內(nèi)容，今天智駕最前沿就跟大家來簡單聊聊置信度驗證以及置信度驗證對于自動駕駛來說的作用，如有不準確之處，歡迎大家留言指正。

為什么這置信度驗證是個重要問題

所謂置信度驗證，就是檢驗自動駕駛系統(tǒng)在它“自認為正確”的判斷上，到底有多可靠。在基于規(guī)則的自動駕駛方案中，程序的輸出可以通過明確的規(guī)則和邊界條件來檢驗。但隨著深度學習模型在自動駕駛領(lǐng)域中的使用越來越多，模型會對圖像或雷達點云等輸入數(shù)據(jù)輸出一個概率分數(shù)。這些概率分數(shù)本身并不代表“真實發(fā)生的概率”，只是對某種場景的可能性判斷。

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模型可能根本無法發(fā)現(xiàn)錯誤的檢測，或者在遇到訓練數(shù)據(jù)之外的情況（如極端天氣、從未見過的物體）時，即使判斷錯誤也會給出高置信度。置信度驗證的目的，就是要發(fā)現(xiàn)并糾正這種“盲目的自信”，確保系統(tǒng)在面臨不確定性時，能夠采取適當?shù)慕导壔虮Ｗo措施。

置信度驗證的重要性是顯而易見的，如果系統(tǒng)在關(guān)鍵時刻低估風險（即高置信度但判斷錯誤），就可能引發(fā)碰撞事故；此外，監(jiān)管、認證和保險都需要看到系統(tǒng)在不確定情況下的具體表現(xiàn)、監(jiān)控機制以及如何確保風險可控。沒有經(jīng)過嚴謹?shù)闹眯哦闰炞C，自動駕駛系統(tǒng)就缺乏可解釋的安全邊界，難以通過上市前和運營中的審查。

置信度是什么？

置信度驗證的概念看似簡單，但卻涵蓋了多個層面的內(nèi)容。第一個是“概率輸出”，即模型直接輸出的分數(shù)；第二個是“校準”，指的是模型輸出的概率值與真實世界中事件發(fā)生的頻率是否匹配；第三是“不確定性的類型”，其可分為可歸因于觀測噪聲的“偶然不確定性”，以及因模型知識不足或遇到分布外情況而產(chǎn)生的“認知不確定性”。

概念總是晦澀難懂的，舉個例子吧，在下雨天，攝像頭圖像模糊，這屬于偶然不確定性；但如果車輛從未見過駱駝橫穿馬路的場景，那就是認知不確定性，這不是模型訓練不足的原因?qū)е碌模菆鼍氨旧砭蜆O不常見或完全陌生。置信度驗證需要同時考慮這兩種不確定性，前者可以通過更好的傳感器融合與噪聲建模來緩解，后者則需要檢測分布外的樣本、增加訓練數(shù)據(jù)覆蓋或通過保守策略來提升。

置信度驗證在自動駕駛系統(tǒng)中的作用

置信度驗證在自動駕駛體系里是貫穿感知、預測、規(guī)劃和決策的橫向能力。在感知層面，檢測到的目標會帶有一個置信度分數(shù)，此時就需要驗證這個分數(shù)是否可靠，以便決定是否把目標納入規(guī)劃邏輯、是否進行跟蹤或觸發(fā)預警。低置信度的目標可能被標記為可疑物體，從而需要系統(tǒng)采取更保守的軌跡規(guī)劃或提高復核頻率。

在軌跡預測和行為預測上，置信度更像是對未來不確定性的度量。一個高置信度的單一預測表示模型對未來軌跡有明確預判，規(guī)劃模塊可以相對積極地應對；但當預測分布分散、置信度低時，規(guī)劃模塊就需要為更多可能性留出空間，或者觸發(fā)減速、增大跟車距離等保守策略。置信度驗證保證了預測模塊輸出的分布是可信的，從而讓規(guī)劃層能據(jù)此做出合適的風險權(quán)衡。

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在決策與控制層面，置信度還直接關(guān)系到運行時監(jiān)控與接管邏輯。許多系統(tǒng)會設(shè)定一個閾值，當整體系統(tǒng)的不確定性超過某個界限，車輛會請求人工接管、切換到更保守的駕駛模式，或者執(zhí)行安全停靠的動作。置信度驗證就是要證明這些閾值設(shè)置和響應策略是合理的，并在各種邊界條件下有明確的表現(xiàn)。

置信度驗證也是實現(xiàn)閉環(huán)數(shù)據(jù)采集和模型迭代升級的基礎(chǔ)。通過在線記錄低置信度或預測偏差大的事件，就能有目標地收集這些長尾數(shù)據(jù)，進行標注并用于模型再訓練，從而逐步提升模型的魯棒性。

置信度驗證的難點

進行置信度驗證最困難的地方，主要來自于長尾問題。很多系統(tǒng)驗證失敗的場景是因為數(shù)據(jù)本身就極為罕見，或者完全未出現(xiàn)在訓練數(shù)據(jù)里。如何利用有限的數(shù)據(jù)來證明系統(tǒng)在這些長尾場景下仍能以可接受的風險運行，是一個核心難題。傳統(tǒng)的統(tǒng)計驗證需要大量樣本才能給出高置信度的覆蓋率保證，但收集真實世界的極端樣本不僅昂貴且非常危險，為此可借助仿真、合成數(shù)據(jù)以及系統(tǒng)化的邊界場景構(gòu)造來補充驗證。

置信度驗證的另一個難點在于置信度閾值的設(shè)定與業(yè)務難以權(quán)衡。閾值設(shè)置得太寬松，系統(tǒng)可能頻繁地將不安全情況誤判為安全，從而增加事故風險；閾值設(shè)置得太保守，又會導致系統(tǒng)功能頻繁降級、頻繁要求人為接管，嚴重影響用戶體驗。想在安全性、可用性和成本之間找到合適的平衡點，需要大量的A/B測試、長期數(shù)據(jù)監(jiān)控和跨學科的聯(lián)合決策。此外，置信度的閾值并非一成不變，它需要隨著模型更新、數(shù)據(jù)分布變化以及傳感器改動而持續(xù)調(diào)整，因此置信度驗證必須是一個持續(xù)的、并被納入持續(xù)集成/持續(xù)部署流程的一個工作。

置信度驗證的影響

置信度驗證對自動駕駛行業(yè)的影響是深遠的，它不僅改變了技術(shù)研發(fā)的路徑，更影響著合規(guī)、商業(yè)和運營模式。對于研發(fā)團隊來說，需要將不確定性建模和置信度評估前置到產(chǎn)品設(shè)計的早期階段，而不能將其視為訓練完成后的附加步驟。這意味著數(shù)據(jù)策略要更注重場景覆蓋的全面性，測試策略要包含大量的場景化仿真，系統(tǒng)架構(gòu)則必須支持運行時的不確定性監(jiān)控和低置信度事件的快速回收機制。

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從監(jiān)管與認證的層面考慮，置信度驗證正成為評估自動駕駛系統(tǒng)可接受性的重要依據(jù)。監(jiān)管機構(gòu)和標準組織應該更關(guān)注系統(tǒng)在規(guī)定運行設(shè)計域內(nèi)外如何應對不確定性、風險如何被暴露以及當系統(tǒng)面對未知時采取怎樣的安全措施。缺乏透明和可驗證的置信度能力，自動駕駛產(chǎn)品將難以滿足合規(guī)要求，也會在保險和責任劃分上面臨更高的門檻。

從商業(yè)角度看，置信度能力會直接影響產(chǎn)品的可用場景范圍和部署策略。將模型的“軟”概率輸出轉(zhuǎn)化為“硬”的安全保證，能使廠商將自動駕駛功能部署到更廣泛的場景中。置信度驗證也會同時影響售后與運維策略，需要建立持續(xù)的在線監(jiān)控、日志審計和基于低置信度事件的快速迭代流程。對于終端用戶而言，良好的置信度策略能提升體驗的可預測性，減少因功能頻繁降級或接管帶來的不好體驗。

最后的話

置信度驗證不是解決所有問題的萬能藥，但它是自動駕駛技術(shù)從“看起來聰明”走向“值得信賴”的必經(jīng)之路。通過對模型自信程度的量化、校準與系統(tǒng)性驗證，工程團隊可以在設(shè)計上更好地平衡安全與可用性，監(jiān)管者可以更合理地評估系統(tǒng)的實際風險，用戶也能獲得更可預測、更安心的體驗。完美的置信度雖不存在，但一套可測試、可證明且能持續(xù)演進的置信度驗證能力，無疑是自動駕駛從試驗場走向大規(guī)模商業(yè)化部署的關(guān)鍵支撐。