Chercheur Postdoctoral : Génération automatique de plans de test et évaluation de leur couverture pour les véhicules autonomes (F/H)

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Vous désirez rejoindre un institut enthousiaste à l’expertise reconnue ? Avec nos 140 collaborateurs et collaboratrices, prenez une part active au développement d’un institut de recherche technologique (IRT) de niveau international, dans le domaine de l’ingénierie numérique des systèmes. Vous découvrirez l’intérêt stimulant de nos projets collaboratifs au sein d’un campus scientifique d’excellence mondiale, le cluster Paris-Saclay.

Ce postdoc sera réalisé dans le cadre du projet « Chaîne Outillée pour la Validation et l’Homologation des véhicules autonomes » (CVH). Ce projet s’articule autour d’une chaîne outillée générique et interopérable permettant, à partir de la définition d’un système de conduite automatisé, de générer des plans de tests afin de valider et/ou homologuer ce système, notamment par la simulation.

Vous renforcerez l’institut sur un projet qui s’insère dans la thématique « mobilité et véhicule autonome », en développant des travaux de recherche dans le domaine de la sûreté de fonctionnement.

Un partenaire académique co-encadrera ce travail de postdoc, en l’occurrence le Pr. Arnaud Goetlieb de l’institut de recherche norvégien Simula Research Laboratory (www.simula.no).

Sujet de thèse

Cette recherche postdoctorale s’inscrit dans le cadre du projet de recherche CVH et de sa tâche « Méthodologies et outils de génération de cas de tests pour des critères de test définis pour la validation des systèmes de conduite automatisée ».

 Le problème de la couverture de tests de validation des systèmes de transport autonome reste complexe, quelle que soit la méthode utilisée : roulages simulés ou réels, collections de scénarios, recherche de l’inconnu (SOTIF https ://www.iso.org/fr/standard/77490.html). Cette recherche postdoctorale s’intéressera exclusivement à cette problématique, selon deux volets détaillés ci-dessous.

• Génération automatique de cas de test

Le test combinatoire se distingue parmi les différentes méthodes de génération automatique de cas de test, comme une méthode reconnue pour son efficacité à déceler les erreurs associées aux interactions entre les paramètres internes et environnementaux des systèmes testés [1]. Par ailleurs le test combinatoire offre des moyens de contrôle de l’explosion combinatoire du nombre de cas de test en limitant les combinaisons possibles d’interaction des paramètres (par exemple, en s’assurant seulement que toutes les paires de valeurs possibles ont été couvertes au moins une fois). Dans le contexte des systèmes de conduite automatisée, soumis à de nombreuses conditions environnementales, cette méthode est particulièrement bien adaptée pour identifier des scénarios critiques [2] ou les tester face à l’incertain [3].

Toutefois, malgré la maturité du test combinatoire en génération automatique de test, plusieurs questions de recherche restent ouvertes, notamment pour la prise en compte de contraintes liées à l’interaction entre les paramètres [4], pour la génération de scénarios pouvant être expliqués [5] ou bien la génération de test utilisant de l’apprentissage statistique [6].

• Définition de critères de test dédiés

Bien que la notion de critère de test pour les systèmes de conduite automatisée ait été étudiée d’un point de vue théorique, elle a été peu abordée jusqu’à présent en pratique. Cette notion apparait dans les textes réglementaires et normatifs [7] comme une évaluation recommandée dans la méthode de validation. Il est nécessaire pour un constructeur, comme pour un organisme d’homologation, d’avoir une représentation de la couverture de critère de test par rapport à un ensemble de scénarios pertinents, critiques et complexes pour effectivement valider un système de conduite automatisé. Le document de la Plateforme Automobile (PFA) [8] propose, dans ce sens, « la manière de définir des critères de couverture de tests au travers de son ODD (Operational Domain Definition) et son OEDR (Objects and Events Detection and Response), mais aussi de l’approche sûreté de fonctionnement et des barrières sécuritaires ou mesures de réduction des risques retenues », nous souhaitons dans ce travail généralisé cette approche.

Le/La post-doctorant(e) s’intéressera donc à l’évaluation de la couverture des critères de test en sachant qu’il existe potentiellement un nombre illimité de scénarios pour un système donné. Il s’agira également de minimiser le nombre de scénarios tout en garantissant des taux de couverture satisfaisants. La méthodologie proposée devra conduire à une démonstration par un outillage approprié dans le cadre du projet CVH.

Il est à noter qu’un projet plus ancien de SystemX à savoir le projet SVR (https://www.irt-systemx.fr/projets/svr-scenarios-vehicules-robots-et-navettes-autonomes-svr/) a déjà abordé la calculabilité et l’estimation d’un taux de couverture d’un ensemble de scénarios par une approche à base de preuve formelle [9]. De manière complémentaire, l’ancien projet 3SA (https://www.irt-systemx.fr/projets/3sa/) a quant à lui déjà exploré des métriques permettant de caractériser la dangerosité/criticité de situations de conduite [10], permettant d’introduire des contraintes supplémentaires à prendre en compte lors de la génération des cas de test pour le test combinatoire. Il conviendra bien entendu pour le postdoc de s’appuyer sur ces travaux lors de l’état de l’art.

Références Bibliographiques

• [1] Florian Klück, Yihao Li, Jianbo Tao, Franz Wotawa (2023). An empirical comparison of combinatorial testing and search-based testing in the context of automated and autonomous driving systems. Information and Software Technology, Vol 160,
• [2] Xinhai Zhang, Jianbo Tao, Kaige Tan, Martin Törngren, José Manuel Gaspar Sánchez, Muhammad Rusyadi Ramli, Xin Tao, Magnus Gyllenhammar, Franz Wotawa, Naveen Mohan, Mihai Nica, Hermann Felbinger, “Finding Critical Scenarios for Automated Driving Systems: A Systematic Mapping Study“, IEEE Transactions on Software Engineering, vol.49, no.3, pp.991-1026, 2023.
• [3] Thomas Laurent, Stefan Klikovits, Paolo Arcaini, Fuyuki Ishikawa, and Anthony Ventresque. 2023. Parameter Coverage for Testing of Autonomous Driving Systems under Uncertainty. ACM Trans. Softw. Eng. Methodol. 32, 3, Article 58, May 2023
• [4] Hervieu, D. Marijan, A. Gotlieb and B. Baudry (2016). Practical Minimization of Pairwise-Covering Test Configurations Using Constraint Programming. Information and Software Technology. Elsevier
• [5] Belmecheri, A. Gotlieb, N. Lazaar and H. Spieker. Trustworthy Automated Driving through Qualitative Scene Understanding and Explanations. Proc. Of the Visions track of Transport Research Arena (TRA), Dublin, Ireland, Ap. 2024
• [6] Hu X, Zhu B, Tan D, Zhang N, Wang Z. Test scenario generation method for autonomous vehicles based on combinatorial testing and Bayesian network. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part D: Journal of Automobile Engineering. 238(1):76-88. 2024
• [7] Annex III Credibility assessment for using virtual toolchain in ADS Validation – New Assessment/Test Method for Automated Driving (NATM) Guidelines for Validating Automated Driving System (ADS) -ECE/TRANS/WP.29/2022/58 – https://unece.org/sites/default/files/2022-04/ECE-TRANS-WP.29-2022-58.pdf
• [8] Scenarios pertinents à considérer & scenarios pour la réglementation ALKS – PFA – Février 2022 – https://pfa-auto.fr/wp-content/uploads/2022/02/PTF_Scenarios_pertinents_%c3%a0_consid%c3%a9rer__scenarios_pour_la_r%c3%a8glementation_ALKS_2022.pdf
• [9] Crisafulli, P., Taha, S., & Wolff, B. (2023). Modelling and analysing Cyber–Physical Systems in HOL-CSP. Robotics and Autonomous Systems, 170, 104549. https://hal.science/IRT-SYSTEMX/hal-04265879v1
• [10] Yacine Mezali, Mohamed-Idriss Khaledi, Loïc Coquelin, Rémi Régnier, Jordan Martin – Design of a new measurable approach for the qualification of the behaviour of an autonomous vehicle – European Control Conference 2022. https://hal.science/IRT-SYSTEMX/hal-03603685v1

Offre de poste

Poste de Chercheur Postdoctoral en CDD de 18 mois qui sera rattaché à l’équipe « Ingénierie Système et Sûreté de Fonctionnement » de l’Institut SystemX.

Vos missions principales consisteront à :

• Approfondir et analyser l’état de l’art des verrous scientifiques sur le sujet identifié ;
• Elaborer des propositions méthodologiques, technologiques et architecturales en cohérence avec les attentes du projet et les propositions du partenaire académique ;
• Analyser les cas d’usages des partenaires industriels et aider à la réalisation des preuves de concept et démonstrateurs ;
• Documenter les travaux réalisés ;
• Etre engagé fortement pour la réalisation de publications associées aux travaux de recherche.

Profil recherché

Le/La candidat(e) devra être titulaire d’une thèse dans le domaine informatique avec une spécialisation dans l’un des domaines suivants : validation ou vérification des logiciels, génie logiciel, applications de l’intelligence artificielle, conduite automatisée.

Compétences scientifiques et techniques :

Une bonne pratique de la programmation informatique est attendue, avec des connaissances avancées en matière de génie logiciel et/ou d’intelligence artificielle. Un intérêt pour les véhicules automatisés et une connaissance de la robotique seraient un plus.

Qualités professionnelles et relationnelles :

• Curiosité, esprit d’initiative, capacité d’analyse et rigueur
• Adaptabilité et autonomie
• Capacité à travailler en mode projet : suivi et avancement des travaux, valorisation et communication des résultats
• Aisance relationnelle, capacité à travailler en équipe, très bonne communication orale et écrite (en français et anglais)
• Rédaction scientifique

L’IRT SystemX est engagé en faveur de l’égalité des chances. À ce titre, tous nos postes sont ouverts aux candidats en situation de handicap.

Pour ce poste basé au sein du cluster Paris-Saclay (91), des déplacements occasionnels sont à prévoir en région parisienne. Vous travaillerez sur des projets attractifs et vous bénéficierez d’avantages tels que : le télétravail à raison de 10 jours par mois, une protection mutuelle performante, une subvention de l’employeur pour la restauration, 3 semaines de congés en plus du légal, des congés supplémentaires en fonction de l’ancienneté, 1% logement, un comité social et économique, un partenariat avec Science Accueil permettant aux collaborateurs étrangers d’obtenir notamment un accompagnement dans les démarches administratives.

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