Building Safe and Reliable Surgical Robotics with C++

• 语言: 英语
• 格式: .pdf
• 来源: github.com/CppCon

摘要

文档探讨了使用C++语言开发安全可靠的外科机器人系统的挑战和方法。关键点包括：构建复杂医疗机器人的安全性非常困难， standards和regulations是必要但不充分的，软件是医疗设备失败的关键部分，仅靠测试是不够的，系统应安全失败，C++的安全性通过强大的文化、健全的架构、有效的工具和严格的流程来实现。文档还提到了医疗设备用例中的C++使用情况，包括避免不安全操作、非确定性行为和OS级阻塞调用，并分析了FDA MAUDE数据库中的医疗设备故障。

AI总结

《Building Safe and Reliable Surgical Robotics with C++》一文探讨了如何通过C++构建安全可靠的外科机器人系统，以下是内容的中文总结：

### 挑战
1. **安全性与灵活性的权衡**：C++的类型检查和封装虽然降低了代码灵活性，但提高了安全性。谨慎编程虽可减少错误，但牺牲了灵活性。

2. **法规与标准的必要性**：法规虽必要，但不足以确保安全。软件是医疗设备故障的关键因素，仅靠测试不足以保证安全，需设计能安全失败的系统。

3. **确定性与实时性要求**：硬实时操作系统需严格处理截止日期，应用于控制系统和vision等领域。

### 解决方案
1. **避免不安全操作和不确定性行为**：避免指针运算、未 initializing变量、越界读写、不正确的类型转换等。

2. **系统保护**：防止未经授权的访问、攻击、破坏或盗窃。

3. **工具、流程、架构和文化**：用静态分析、内存安全库；避免动态内存分配、异常处理；减少锁和I/O操作。

### 用例分析
1. **案例介绍**：机器人辅助手术平台为类C医疗设备，拥有2200万行C++代码，需高性能和低级资源控制。

2. **原因选择C++**：性能、对硬件的控制能力，但需解决其带来的安全挑战。

3. **FDA数据分析**：2006-2011年，软件相关问题占医疗设备故障大部分，如缓冲区溢出、竞态条件。

### 参考文献
包括MITRE弱点枚举、最近关于C++安全的论文、医疗设备标准和FDA MAUDE数据库分析。

### 结论
构建安全可靠的外科机器人系统需在企业文化、工具、架构和流程上做出妥协和权衡，需综合措施确保安全性。