To mitigate the high energy demand of Neural Network (NN) based Autonomous Driving Systems (ADSs), we consider the problem of offloading NN controllers from the ADS to nearby edge-computing infrastructure, but in such a way that formal vehicle safety properties are guaranteed. In particular, we propose the EnergyShield framework, which repurposes a controller ''shield'' as a low-power runtime safety monitor for the ADS vehicle. Specifically, the shield in EnergyShield provides not only safety interventions but also a formal, state-based quantification of the tolerable edge response time before vehicle safety is compromised. Using EnergyShield, an ADS can then save energy by wirelessly offloading NN computations to edge computers, while still maintaining a formal guarantee of safety until it receives a response (on-vehicle hardware provides a just-in-time fail safe). To validate the benefits of EnergyShield, we implemented and tested it in the Carla simulation environment. Our results show that EnergyShield maintains safe vehicle operation while providing significant energy savings compared to on-vehicle NN evaluation: from 24% to 54% less energy across a range of wireless conditions and edge delays.


翻译:为缓解基于神经网络(NN)的自动驾驶系统(ADSs)的高能耗需求,我们研究了将神经网络控制器从ADS卸载至附近边缘计算基础设施的问题,且需确保形式化车辆安全属性的可保证性。具体而言,我们提出了EnergyShield框架,该框架将控制器"防护盾"重新定位为ADS车辆的低功耗运行时安全监控器。在EnergyShield中,防护盾不仅提供安全干预措施,还能在车辆安全受损前给出可容忍边缘响应时间的基于状态的量化形式化界定。借助EnergyShield,ADS可通过将神经网络计算无线卸载至边缘计算机来节省能耗,同时在收到响应前仍保持形式化的安全保证(车载硬件提供即时安全响应机制)。为验证EnergyShield的优势,我们在Carla仿真环境中进行了实现与测试。结果表明:与车载神经网络计算相比,EnergyShield在确保车辆安全运行的同时实现了显著节能——在不同无线条件和边缘延迟情况下,能耗降低幅度达24%至54%。

0
下载
关闭预览

相关内容

100+篇《自监督学习(Self-Supervised Learning)》论文最新合集
专知会员服务
167+阅读 · 2020年3月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
182+阅读 · 2019年10月11日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
78+阅读 · 2019年10月10日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
105+阅读 · 2019年10月9日
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
深度自进化聚类:Deep Self-Evolution Clustering
我爱读PAMI
15+阅读 · 2019年4月13日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
【跟踪Tracking】15篇论文+代码 | 中秋快乐~
专知
18+阅读 · 2018年9月24日
【推荐】用Python/OpenCV实现增强现实
机器学习研究会
15+阅读 · 2017年11月16日
Capsule Networks解析
机器学习研究会
11+阅读 · 2017年11月12日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
A Survey on Edge Intelligence
Arxiv
52+阅读 · 2020年3月26日
VIP会员
最新内容
学习数据的几何:形状空间分析数学综述
专知会员服务
6+阅读 · 6月17日
定向能反无人机系统最新发展动态
专知会员服务
7+阅读 · 6月17日
从燃煤战舰到算法战争:水面指挥的永恒要求
专知会员服务
4+阅读 · 6月17日
相关VIP内容
100+篇《自监督学习(Self-Supervised Learning)》论文最新合集
专知会员服务
167+阅读 · 2020年3月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
182+阅读 · 2019年10月11日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
78+阅读 · 2019年10月10日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
105+阅读 · 2019年10月9日
相关资讯
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
深度自进化聚类:Deep Self-Evolution Clustering
我爱读PAMI
15+阅读 · 2019年4月13日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
【跟踪Tracking】15篇论文+代码 | 中秋快乐~
专知
18+阅读 · 2018年9月24日
【推荐】用Python/OpenCV实现增强现实
机器学习研究会
15+阅读 · 2017年11月16日
Capsule Networks解析
机器学习研究会
11+阅读 · 2017年11月12日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员