Simulation World Creator

 

1) 시뮬레이션의 목적과 핵심 개념

복잡 시나리오 검증

• 테슬라의 자율주행(FSD) 소프트웨어는 실제 도로 주행 데이터 외에도, 시뮬레이션에서 희귀하거나 위험도가 높은 상황을 반복적으로 테스트합니다.

• 현실 세계에서 정확히 재현하기 어려운 상황(예: 돌발 장애물, 극단적 교통 혼잡, 복잡한 교차로 등)을 가상의 안전한 환경에서 무제한 시도할 수 있습니다.

Lane Graph & Ground Truth Alternation

• Lane Graph: 도로/차선 구조를 그래프로 나타낸 것으로, 각 차선이 어디서 분기·합류하는지, 교차점은 어떻게 연결되는지를 나타내는 ‘위상(Topology)’ 정보를 담습니다.

• Ground Truth Alternation: 시뮬레이션 환경에서 사용하는 실제 지형·도로·객체의 정답(Ground Truth)를 일부 변형하거나 새로운 조합으로 구성해, 자율주행 모델이 다양한 변주를 학습·테스트하도록 하는 방식입니다.

• 예: 교차로 형태를 약간 바꾸거나, 차선 개수를 변경해 모델이 예측·플래닝을 얼마나 유연하게 수행하는지 확인.

 

2) Simulation World Creator 파이프라인

테슬라가 시뮬레이션 세계를 생성할 때 사용한다고 소개한 구성 요소들은 다음과 같습니다.

Tile Creator

• 실제 도로 지도를 일정 크기의 “타일(Tile)”로 쪼개는 단계입니다.

• 고정밀 지도(HD Map)나 3D 복원된 지형·도로 정보를 분석해, 각 구역을 별도로 처리 가능한 형태로 분절합니다.

Tile Extractor

• 쪼개진 타일 중 필요한 영역만 추출해 시뮬레이션에 활용합니다.

• 예컨대 특정 교차로, 특정 고속도로 램프 구간 등만 골라낼 수 있습니다.

• 추출된 타일에는 도로 지오메트리(Geometry), 배경 인스턴스(주변 건물·시설물 등)가 포함됩니다.

Geometry & Instances

• Geometry: 도로, 차선, 지형의 기본 형태(3D 메시나 포인트 클라우드 등).

• Instances: 실제 환경에 배치될 객체(차량, 신호등, 표지판, 나무, 건물 등).

• 이 정보들은 Ground Truth 데이터로서, 시뮬레이션 세계에서 모델이 “실제”로 여기는 환경이 됩니다.

Tile Loader

• 추출된 타일(Geometry·Instances)을 필요한 시점에 불러오는 모듈입니다.

• 대규모 시나리오에서 메모리·성능을 효율화하기 위해, 시야 범위 또는 시뮬레이션 구간만 로딩하는 방식 등을 사용합니다.

Unreal Engine

• 테슬라가 시뮬레이션 세계를 렌더링하고 물리 기반 상호작용(주행 역학, 충돌 처리 등)을 구현하기 위해 사용한다고 알려진 게임 엔진 플랫폼입니다.

• Lane Graph나 Traffic Flow 등을 Unreal Engine의 월드에 반영해, 차량이 실제처럼 도로 위를 주행하며 센서 시뮬레이션(카메라, 레이더, 라이다 등)을 수행하도록 합니다.

 

3) 시나리오 구성 및 테스트 절차

Ground Truth Data & Lane Graph 이용

• 실제 도로 데이터를 기반으로 생성된 Lane Graph와 지오메트리, 각종 객체(Instances) 정보를 시뮬레이션 환경에 배치합니다.

• 교차로, 신호등, 표지판, 차선 정보 등이 그래프로 연결되어 있으므로, 자율주행 알고리즘은 “현실과 유사한” 구조를 인식하고 주행합니다.

Ground Truth Alternation(변형)

• 동일한 타일/환경이라도 차선 폭을 넓히거나, 도로 곡률을 변경하거나, 표지판 위치·종류를 바꿔서 여러 버전의 시뮬레이션 세계를 생성합니다.

• 이렇게 하면 원본 데이터(Real World Ground Truth)만으로는 부족했던 다양한 케이스를 인공적으로 확보할 수 있습니다.

동적 객체 & 조건 부여

• 차량 수, 속도 분포, 보행자·자전거, 날씨(비, 안개), 조명(밤, 새벽) 같은 파라미터를 무작위 또는 특정 조건으로 지정하여 수많은 시나리오를 만듭니다.

• 특정 Lane Graph 상에서 예기치 못한 차선 변경이나 끼어들기를 발생시키는 등 위험 상황을 주도적으로 생성 가능.

FSD 테스트 및 평가

• 테슬라 FSD 스택(Perception, Prediction, Planning, Control)이 시뮬레이션 세계에 투입돼 주행해 봅니다.

• 충돌 빈도, 급브레이크 횟수, 교통법규 준수 여부 등 여러 지표로 성능을 측정하고, 결함이나 버그를 발견하면 수정 후 재시뮬레이션합니다.

 

4) 시뮬레이션의 의의와 기대효과

코너 케이스 대량 확보

• 실제 도로에서 흔치 않지만 위험한 사건·장면(돌발 끼어들기, 역주행, 차선 급분기 등)을 자유롭게 재현해 모델을 단련시킵니다.

• Ground Truth Alternation을 통해 한 번 만든 장면을 무수히 변형해, 예측 불가능한 상황들을 추가로 만듦.

개발 및 안전성 가속

• 새로운 FSD 버전을 내놓기 전에 시뮬레이션 라이브러리에서 대규모 자동 테스트를 수행해, 잠재적 문제를 사전에 발견·개선할 수 있습니다.

• 이는 실제 차량 OTA 업데이트 후 발생할 수 있는 사고 위험을 크게 줄여 줍니다.

학습 데이터 강화

• 시뮬레이션에서 생성한 “가상 센서 데이터(카메라, 라이다 등)”를 오토 라벨링 방식으로 쉽게 확보해, 모델 학습용으로 쓸 수도 있습니다.

• 특히 Lane Graph가 이미 주어진 상태이므로, 도로·차선 라벨이 명확히 설정되어 있어 라벨링에 드는 노력이 크게 감소합니다.

 

요약하면

 

테슬라가 AI Day 2022에서 공개한 시뮬레이션 시스템은, Simulation World Creator 파이프라인을 통해 실제 지형·도로(Geometry), 객체(Instances)를 “Tile” 단위로 구성하고, Unreal Engine 상에서 Ground Truth Lane Graph와 환경 데이터를 실감 나게 재현하는 방식입니다. 또한 Ground Truth Alternation 기법으로 이미 구축된 세계를 다양한 파라미터로 변형해, 자율주행 알고리즘이 폭넓은 시나리오를 학습·검증할 수 있게 합니다.

 

이를 통해 테슬라는 실제 도로에서 얻은 데이터의 한계를 보완하고, 위험하거나 극단적인 주행 상황까지 안전하게 시험함으로써 FSD의 안전성과 완성도를 한층 높이는 전략을 이어가고 있습니다. Lane Graph, Tile Creator/Extractor, Geometry/Instances, 그리고 Unreal Engine이 결합된 이 시뮬레이션 환경은 “현실에 가까운 주행 경험”을 가상에서 무제한으로 실현해 주며, 궁극적으로 완전 자율주행 시대로 나아가는 데 핵심적인 역할을 담당합니다.