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自動運転、「心臓部」であるストレージに信頼性・堅牢性が必要な理由は？（深掘り！自動運転×データ第36回）

自動車特有の環境耐性や書き換え耐性が必須に

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- 2020年10月29日 13:00

多くのデータを生成・解析する自動運転車。カメラなどから取得したセンシングデータやV2Xによって取得した道路交通情報などを絶えず収集・解析しながら道路上を走行する仕組みだ。開発分野では、周囲の状況を検知するセンサー機器やデータを解析するAI技術が花形として注目を集めているが、根本的に重要となる要素はほかにもある。データを記録するストレージだ。

膨大なデータを取り扱う自動運転車は、データなしでは無人走行できないのは言うまでもなく、大容量のストレージが必須となる。また、データの書き換えも継続的に行われるため、高い耐久性も求められる。

ストレージは言わばデータという血液を循環させる「心臓」のようなもので、円滑にデータを蓄積・送受信するためにはストレージそのものが高機能化されなければならない。

自動運転においてはストレージにどのような性能が求められるのか、解説していく。

記事の目次

■自動運転向けストレージに求められる性能
■自動運転実証においても高信頼のストレージが重要
■【まとめ】熱気帯びる自動運転向けストレージ開発

■自動運転向けストレージに求められる性能

自動運転車は大量のデータを扱う

自動運転は、LiDARやカメラなどのセンサーが取得したデータをもとに車両周囲の状況を認識・解析し、AIが車両を制御する。同時に、GPSなどによる位置情報や5Gなどの移動通信システム、V2V（車車間通信）、V2I（路車間通信）によって交通に関するさまざまな情報を取得し、より正確かつ安全な走行を実現する。

カメラなどのセンサーは常時作動しており、リアルタイムでデータを収集・解析しながら走行する。収集・解析したデータは、必要に応じてクラウドにも送信する。また、車両が正常に制御されているかどうかなどもEDR（イベントデータレコーダー）に常時記録されている。

このほか、高精度三次元地図に各種交通情報を随時付加するダイナミックマップなども、データは相当な量に上るものと思われる。

このように、自動運転車においては多くの情報・データが常時記録されているのだ。扱うデータ量が膨大なため、必要なデータは随時クラウドに送信するなど保存し、その他のデータは一定期間経過後、あるいはストレージ容量がいっぱいになり次第上書きを繰り返す。ドライブレコーダーのイメージに近い作業だ。

フラッシュメモリの大容量化と書き換え耐性が必須に

自動運転車は1台1日当たり数テラバイト～数百テラバイトものデータを活用すると言われている。仮に100テラバイトを使用する場合、容量1テラバイトのフラッシュメモリだと単純計算で100回上書き利用することになる。フラッシュメモリ1テラバイト×10枚でも、1枚当たり10回だ。

最近搭載が増加しているドライブレコーダーも、一見正常に作動しているように見えるものの、記録メディアが破損しているケースがある。幾度もの上書きや環境温度などが主な要因のようだ。

同様に、自動運転システムが正常に作動していても、記録の段階でエラーが発生すればすべてが台無しになりかねない。バックアップシステムはもちろんのこと、フラッシュメモリそのものの大容量化や、幾度もの書き換えに耐える強い耐久性が求められるのだ。

なお、汎用フラッシュメモリの代表格であるSDカードには、1つのセルに1ビットデータを記録するSLC（Single Level Cell）、2ビットのMLC（Multi Level Cell）、3ビットのTLC（Three Level Cell）といった複数の書き込み方式がある。近年では4ビットのQRC（Quad level cell）も登場したようだ。

従来フラッシュメモリの耐久性の課題は一般的な見識として、SLC、MLC、TLCと多値化が進むにつれて劣るとされてきた。しかし、日々進化を遂げているフラッシュメモリでは多層化技術によって耐久性の課題を克服している。現在では多くの製品が従来の2次元フラッシュメモリから耐久性の高い3次元フラッシュメモリを採用するようになった。

一般ユーザーとしては容量や読み書き速度のみに目を向けがちだが、耐久性に大きく関わるフラッシュメモリの技術、特に3次元フラッシュメモリを採用した製品であるかにも注目したいところだ。

自動車特有の過酷な環境から守る堅牢性

パソコンなど室内向けの環境と異なり、自動運転車の車内は実質室外環境となる。フロントガラスに設置したドライブレコーダーの記録メディアが炎天下の熱で故障するケースは多々ある。また、エリアによっては氷点下を下回るケースもある。車内は雨風をしのげるものの、風が吹き抜けない分状況によっては室外・車外よりも過酷な環境に置かれることは珍しいものではない。

さらに、自動車につきものなのが振動だ。大きな振動のみならず、細かな振動は常時発生している。こうした振動もフラッシュメモリの弱点となるため、高い堅牢性が求められる。

ストレージが誤作動を起こしたら？

万が一のエラーが許されない自動運転においては、ドライブレコーダー向けのフラッシュメモリ以上に高い読み書き速度や高耐久性が求められるのは必然だろう。

自動運転中にストレージが誤作動を起こした場合、どうなるのか。根幹をなす自動運転システムに直結するストレージにおいては、最悪の場合、自動運転システムが機能しなくなり、走行不可に陥る。EDRなどの記録向けでは、事故発生時など万が一の際に自動運転システムが正常に作動していたかどうかを検証することが困難になり、責任の所在があいまいになる。

通常はバックアップシステムに切り替えるなど安全走行を継続する手法が採用されているものと思われるが、より完全な自動運転を実現するためには、バックアップに頼らない最善の機器を導入すべきであるのは言うまでもないことだろう。

■自動運転実証においても高信頼のストレージが重要

国内でも実用化を見据えた自動運転の実証実験が増加傾向にあり、特にバス関連が熱を帯びている。2020年度には、社会実装に向けた国の事業として滋賀県大津市（大津市、京阪バス）、兵庫県三田市（神姫バス）、福岡県北九州市・苅田町（西日本鉄道）、茨城県日立市（茨城交通）、神奈川県横浜市（神奈川中央交通）で中型自動運転バスの公道実証実験が行われる予定で、一部地域ではすでに乗客を乗せて運行している。

また、ソフトバンク子会社のBOLDLYは、羽田空港に隣接した「HANEDA INNOVATION CITY（HICity／エイチ・アイ・シティ）」の敷地内で小型の自動運転バス「NAVYA ARMA（ナビヤアルマ）」を使用した定常運行を2020年9月に開始したほか、茨城県境町でも2020年秋に公道路線運行を開始する予定だ。

実用化の際はもちろん、実証段階においても車両に搭載するストレージ選びは重要だ。特にバスの場合、乗用車タイプに比べLiDARやカメラなどのセンサーは多く搭載される。移動サービス向けの運行管理システムなども含め、より多くのデータを生成するのだ。

実証や検証を正確に行うためには、生成・通信されるデータが万全の状態で記録されなければならない。ストレージにもしっかりと気を配らなければならないのだ。