«Железный забег» в Калифорнии: кому достанется $1 млн?

Команды

Неожиданно для DARPA идея проведения Grand Challenge вызвала шквал энтузиазма — о желании принять участие в забеге заявили 106 команд, из них 86 к сроку, намеченному на 14 октября, представили технические описания своих проектов.

DARPA выбрала в качестве полностью отвечающих условиям 19 команд, которые были приглашены на следующий подготовительный этап забега — QID (Квалификационное инспектирование и демонстрация), который состоится накануне самого забега — 12 марта. Еще 26 команд были оценены как «возможно приемлемые» — DARPA намерена провести их предварительную инспекцию и отобрать для участия в QID еще 6 команд. Главное различие между этими двумя группами — это уровень разработки аппаратных средств и интеграции технологии, а также степень готовности технического подхода.

«Мы были чрезвычайно впечатлены как качеством, так и количеством заявлений, которые получили. Группа из 19 участников, отобранных для QID, включает в себя самые достойные команды, различные как по количеству участников, так и по уровню подготовки, от старших учеников средней школы до независимых инноваторов, для которых подготовка к DARPA стала второй работой, и ведущих академических учреждений», — сказал полковник Хосе Негрон (Jose Negron), руководитель программы DARPA Grand Challenge.

Надо отметить, что за бортом не остались и небольшие команды энтузиастов, финансирование которых не отличается большим размахом, например, Team LoGHIQ, состоящая всего из шести человек, которых субсидирует тайваньская Via Technologies.

• университетские команды, включая команду старших школьников Palos Verdes High School Road Warriors (The Red Team, Team Caltech);
• команды на базе компаний (Axion Racing, Team ENSCO, Insight Racing);
• единомышленники, встретившиеся в интернете (CyberRider, Team LoGHIQ).

Один из фаворитов забега — Red Team Robot Racing из университета Карнеги Мелон под руководством знаменитого профессора робототехники Уильяма Уиттакера (William Whittaker). Он изобрел роботов, которые помогали устранять последствия аварии на электростанции на Трехмильном острове в Пенсильвании. По оценкам, бюджет команды превышает $1,5 миллиона, большая часть из которых получена в виде оборудования от корпораций-спонсоров. Команде удалось поднять такие ресурсы в основном благодаря Уиттакеру — спонсоры уверены, что Red Team под руководством профессора — настоящего лидера и зарекомендовавшего себя технологического новатора — один из наиболее вероятных претендентов на победу.

Вообще, желание маститых разработчиков участвовать в забеге более чем понятно. Как выразился Уиттакер, Grand Challenge дает возможность осуществить такой прыжок в технологиях, «который во сто крат опережает сегодняшнее положение вещей».

В составе другой академической команды — Team Caltech из Калифорнийского технологического института — работают несколько студентов и проджект-менеджер на полной ставке. Среди спонсоров команды замечены Northrop-Grumman, Ford Motor Company, IBM и ITT. Так что поддержка университетским командам оказывается более чем значительная.

Team Overbot — группа ведущих инженеров из Кремниевой долины, которая получила грант на разработки, исчисляемый шестизначным числом, от одного из бывших CEO, чье имя не раскрывается. «Почему мы занимаемся этим? — отвечают разработчики на своем сайте. — У каждого свои мотивы, но все мы видим, что это можно сделать. У нас есть технология. Возможно, это наше следующее большое дело. Именно так реализуются планы в Кремниевой долине».

Для капитана команды CyberRider Ивара Шонмеера (Ivar Schoenmeyr) участие в забеге — это «перспектива, чтобы расширить мои горизонты и сделать то, что никогда не было сделано прежде. Эверест уже покорен, Северный полюс обнаружен…» Его команда из девяти человек уже потратила на Grand Challenge $20 тысяч из собственных карманов и планирует, что еще предстоит истратить вдвое больше.

Бил Кехали (Bill Kehaly), основатель команды-компании Axion Racing, который собрал вокруг себя единомышленников из деловой и научной среды, говорит, что участие в забеге уже само по себе является наградой, и быть задействованным в событии такого рода — это настолько здорово, что трудно поверить.

Кехали считает, что, несмотря на то, что многие участники надеются продать свои разработки правительству с целью использования в военной сфере, их технология автономного вождения найдет применение и в обычной жизни, например, ее можно установить на городских автобусах. Эта технология позволяет в считанные секунды совершенно безопасно переключать ручной режим вождения на автопилот, полностью адаптируясь к нуждам пассажиров.

В SciAutonics, организованной как дочерняя структура компании Rockwell Scientific, члены команды работают в свободное от основной работы время — по ночам и в выходные. SciAutonics считает, что на весь проект им нужно всего $250 тысяч. Часть денег дала Rockwell Scientific, но привлечение дополнительных средств — пока под вопросом. Команда планирует, что ее наработки позволят коммерциализировать некоторые приложения для своей машины RASCAL, такие, как автоматическая система избежания столкновений или самоуправляемые машины для выполнения опасных работ.

Роботы

Что касается главных действующих лиц, а, вернее, объектов, предстоящего забега, то ими, несомненно, являются самоходные колесные роботы, или, как их именует DARPA, «мобильные автономные наземные системы».

Уже упоминавшаяся Red Team оборудовала свою машину по полной программе. Boeing презентовал команде сенсорно-стабилизационную систему с шестивекторной системой координат, очень похожую на ту, что используется на вертолетах Apache, только меньшего размера, а также систему радаров стоимостью $50 тысяч для сканирования окружающей среды. Intel снабдил Red Team процессором Itanium, который будет обрабатывать массивы информации, поступающие со сложного конгломерата сенсоров. Благодаря этому машина будет знать, где она находится, куда направляется и как сориентирована на местности с точностью до 5 сантиметров. Кроме того, фирма-производитель GPS Applanix передала команде высокоточную дифференциальную систему GPS.

Пока Red Team строит свой автономный вездеход на базе списанного с военной службы HumVee (высокомобильное многоцелевое автотранспортное средство) 1986 года, Team Caltech из Калифорнийского технологического института оборудует компьютерами и навигационным оборудованием Chevrolet Tahoe 1996 года выпуска. Все лето студенты провели, налаживая систему приводного двигателя, и в сентябре их «Боб» успешно преодолел экспериментальный маршрут с установленными на нем путевыми метками, указывающими координаты долготы и широты, подобными тем, которые будут установлены во время реального забега. Хотя «Боб» двигался самостоятельно, на его борту находился студент, чтобы управлять тормозом и акселератором.

«Песчаная буря» (Red Team)	Team Overbot	«Боб» (Team Caltech)

Коллеги из Team Overbot подошли к вопросам оснащения несколько проще — они купили самый быстрый коммерческий шестиколесный вездеход, который оснастили электродвигателями, встроив их в рулевое управление, сцепление, коробку передач и тормоза. Сверху укрепили лазерный дальномер и телекамеру, спереди — радар и разместили несколько других датчиков по периметру машины. Все это подсоединили к пяти компьютерам. Но работы по усовершенствованию всех систем не прекращаются, причем команда нуждается не только в «светлых головах», а просто в «работящих руках».

А вот в Axion Racing считают, что их Jeep Grand Cherokee Limited 1994 года с пробегом 185 тысяч миль полностью готов к забегу. Машина построена в полном соответствии с заданной спецификацией и имеет следующее оборудование:GPS, FLIR, LADAR, RADAR, интеллектуальное ПО и компьютерную мощность, необходимую для участия и выигрыша на DARPA Grand Challenge.

Коллеги из Team Overbot подошли к вопросам оснащения несколько проще — они купили самый быстрый коммерческий шестиколесный вездеход, который оснастили электродвигателями, встроив их в рулевое управление, сцепление, коробку передач и тормоза. Сверху укрепили лазерный дальномер и телекамеру, спереди — радар и разместили несколько других датчиков по периметру машины. Все это подсоединили к пяти компьютерам. Но работы по усовершенствованию всех систем не прекращаются, причем команда нуждается не только в «светлых головах», а просто в «работящих руках».

А вот Axion Racing считают, что их Jeep Grand Cherokee Limited 1994 года с пробегом 185 тысяч миль полностью готов к забегу. Машина построена в полном соответствии с заданной спецификацией и имеет следующее оборудование:GPS, FLIR, LADAR, RADAR, интеллектуальное ПО и компьютерную мощность, необходимую для участия и выигрыша на DARPA Grand Challenge.

Axion Racing первыми сообщили полной готовности, выставив «Дух Косрае» на конференции SEMA	«Дух Косрае» (Axion Racing)
64 различных датчиков подсоединены к синхронизатору собственного производства	«Дух Косрае» может не только поехать, но и «воспарить»

Главный режиссер — Пентагон

Но как бы тщательно ни готовились к предстоящему мероприятию участники, его главным режиссером был и остается Пентагон. Идея проведения столь необычных соревнований выросла из рекомендации Министерства обороны США расширить использование беспилотных технологий в военной сфере. Дон Шипли (Don Shipley), представитель DARPA Grand Challenge, сказал, что к 2015 году планируется, что треть всех боевых транспортных средств военного комплекса США будут автономными.

Есть разные мнения по поводу причин, заставивших Пентагон обратиться к широкой общественности с призывом участвовать в забеге железных машин. «Одна из основных целей Grand Challenge — привлечь нетрадиционных участников и принести свежие мысли в процесс развития технологий», — комментирует Шипли.

Может быть, военные действительно ищут нового Левшу, чьи идеи совершат революцию в робототехнике, но, возможно, что их цель — просто взять на контроль этих самых Левшей, чтобы высокотехнологичные разработки не ушли в неизвестном направлении, например, в страны третьего мира. Если последнее верно, то для Пентагона соревнование уже практически завершилось, в последний день подачи всех заявок на участие.

Надо заметить, что в российской прессе проскальзывали сообщения о том, что в качестве поставщика «мозгов» для ряда команд выступит российская компания «Умник», но на этапе, когда были официально заявлены все участники, об «Умнике» уже не упоминалось. К сожалению, связаться с самими «умниками», чтобы они прокомментировали это событие, не удалось. Возможно, прознав о «тайных планах» Пентагона, наши ребята решили не принимать в участия в очередном грандиозном шоу американского Минобороны.

Автономность + Адаптивность = УСПЕХ

Так называемые «автономные» средства передвижения, которые используют сегодня, типа военного БПЛА Predator, в действительности совершенно не являются независимыми. Они либо управляются непосредственно человеком-оператором с джойстиком, либо движутся по предопределенному пути.

В отличие от вышеупомянутых, беспилотные машины Grand Challenge не будут знать их 250-мильный маршрут раньше срока — по правилам соревнований он будет раскрыт только за 2 часа до старта. А ландшафт, по которому им придется передвигаться, будет более чем непростым. Следуя по пути, отмеченному рядом электронных путевых меток, роботы должны будут преодолевать автострады, грязь, песчаные дюны, гигантские лужи, канавы, завалы, строительные участки и друг друга.

Уиттакер комментирует, что в настоящее время большинство роботов могут избегать самые простые препятствия и только на очень небольших скоростях. Участникам Grand Challenge придется быть более проворными — им нужно успеть завершить свой путь максимум за 10 часов.

Маршрут будет свободен от моторных средств передвижения не участвующих в забеге. Не требуется соблюдение дорожной разметки, знаков, условных обозначений. Тем не менее, возможно, что на некоторых участках маршрута будут установлены ограничения по скорости.

Каждая из команд имеет собственную стратегию подготовки к забегу. Red Team идет по пути подготовки высокоточных планов местности, где пройдет соревнование. Как оказалось, общедоступные топографические карты, которыми разрешается пользоваться во время забега, во многом не совпадают с изображениями, полученными в результате аэрофотосъемки. Команда решила подготовить собственные карты, чтобы снизить до минимума время, которое понадобится системе навигации их «Песчаной бури» для позиционирования на местности. Конечно, следовать только по проезжей части намного проще, но для того, чтобы идти кратчайшим путем, необходимо объезжать или преодолевать препятствия. Таким образом, если заранее знать месторасположение препятствий, можно сэкономить время. Самые сложные из препятствий — это туннели; находясь в них, машина практически теряет ориентацию, — это еще одна из весьма сложных задач, над которой бьются все участники.

Решив не изобретать колеса, Team Overbot полностью полагается на карту, которую DARPA выдаст за два часа перед забегом. На ней будут проставлены приблизительно 1000 путевых меток GPS, которые определят маршрут следования. Так, если путевые метки ведут по дороге — машина последует за дорогой; если окажется на бездорожье — лазерный дальномер прощупает местность в поиске более плоской поверхности. На крутых подъемах или спусках машина замедлит ход и перейдет на движение гусеничным ходом, задействуя все свои шесть колес. При встрече с препятствиями или когда особенности ландшафта не позволят продолжать движение, машина отъедет и будет искать лучший маршрут.

Вид местности «глазами» Team Overbot

Отдельной темой для обсуждения на форуме DARPA стала проблема «отрицательных препятствий» (техническое обозначение для ям). На самом деле, ямы могут стать причиной аварии для машин, которые могут опрокинуться, поэтому некоторые разработчики особенно пристально работают над устойчивостью своих транспортных средств.

Но день забега может поставить перед участниками новые задачи, например, пойдет дождь, что сделает бесполезными тщательно проработанные картографические данные, или маловероятная, но все же возможность, что на пути следования вдруг окажется человек или пустынная черепаха.

Первый в мире

Участники считают первый в мире забег автономных машин событием сродни первому трансатлантическому перелету или заплыву через Ла-Манш — ведь, фактически, еще ни одному полностью самоуправляемому роботу не удавалось преодолеть 300-мильную пустыню. Конечно, существуют автономные наземные системы, оборудованные датчиками и сенсорами, но принимать решения в режиме реального времени, как это делает человек, не может ни одна. «Команда, которая выполнит эту задачу, сделает квантовый скачок в робототехнике», — комментирует Шипли.

Ольга Покушалова / CNews.ru