Using Cooperative Co-Evolutionary Search to Generate Metamorphic Test Cases for Autonomous Driving Systems
Notice bibliographique
Résumé
Autonomous Driving Systems (ADSs) rely on Deep Neural Networks, allowing vehicles to navigate complex, open environments. However, the unpredictability of these scenarios highlights the need for rigorous system-level testing to ensure safety, a task usually performed with a simulator in the loop. Though one important goal of such testing is to detect safety violations, there are many undesirable system behaviors, that may not immediately lead to violations, that testing should also be focusing on, thus detecting more subtle problems and enabling a finer-grained analysis. This paper introduces Cooperative Co-evolutionary MEtamorphic test Generator for Autonomous systems (CoCoMEGA), a novel automated testing framework aimed at advancing system-level safety assessments of ADSs. CoCoMEGA combines Metamorphic Testing (MT) with a searchbased approach utilizing Cooperative Co-Evolutionary Algorithms (CCEA) to efficiently generate a diverse set of test cases. CoCoMEGA emphasizes the identification of test scenarios that present undesirable system behavior, that may eventually lead to safety violations, captured by Metamorphic Relations (MRs). When evaluated within the CARLA simulation environment on the Interfuser ADS, CoCoMEGA consistently outperforms baseline methods, demonstrating enhanced effectiveness and efficiency in generating severe, diverse MR violations and achieving broader exploration of the test space. Further expert assessments of these violations confirmed that most represent real safety risks, which validates their practical relevance. These results underscore CoCoMEGA as a promising, more scalable solution to the inherent challenges in ADS testing with a simulator in the loop. Future research directions may include extending the approach to additional simulation platforms, applying it to other complex systems, and exploring methods for further improving testing efficiency such as surrogate modeling.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,002 | 0,008 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,002 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».