РОБОТОТЕХНИКА
13 марта в 6.30 утра стартует гонка роботов "Большой вызов" (The Grand Challenge) с призом в один миллион долларов, организованная военным научным агентством DARPA. Девятнадцати автономным наземным машинам предстоит преодолеть 340 км (предварительная оценка) от г. Барстоу (шт. Калифорния, неподалеку от Лос-Анджелеса) до Лас-Вегаса, причем сделать это надо не более чем за 10 ч. Все участники прошли довольно жесткий отбор в несколько этапов - эксперты DARPA тщательно отобрали из 106 кандидатов те группы, которые реально способны претендовать на победу.
Условия гонки суровые - на всем ее протяжении машины должны действовать самостоятельно, не допускается ни малейшего вмешательства человека, разрешена лишь автоматическая заправка. Из внешних сигналов роботы могут принимать только GPS-информацию (правда, участникам доступен военный GPS-сигнал с точностью позиционирования до 1 м).
Лишь за два часа до старта участники узнают официальный маршрут - руководителям команд будет сообщено о тысяче контрольных GPS-точек и допустимых коридоров движения шириной от нескольких километров до десятков метров, которые необходимо обязательно пройти. Маршрут будет пролегать по шоссе, проселочным дорогам и пересеченной местности.
В гонке примут участие команды, сильно различающиеся по своим потенциальным возможностям. Здесь и солидные университетские группы с бюджетом в несколько миллионов долларов, и любительские коллективы, денег у которых в десятки раз меньше. Но все они прошли отборочные этапы DARPA, что само по себе свидетельствует о высоком инженерном уровне их разработок.
К фаворитам все эксперты единодушно относят команду Red Team университета Карнеги - Меллона (бюджет 5 млн. долл.). Дизельный робот Sandstorm, созданный на базе пятитонной бронемашины Humvee, оборудован стереокамерами, лазерным дальномером, оптическим гироскопом и радаром. Благодаря такому внушительному оснащению ее бортовая система умеет определять свое местоположение с точностью до 10 см. В ней задействовано четыре процессора Intel Itanium 2, а в промежуточном сервере обработки данных от датчиков установлен чип Intel Xeon.
Sandstorm уже накрутил в тестовых испытаниях не один десяток километров и показал хорошую устойчивость и маневренность. Кроме того, на команду Red Team работает большая группа энтузиастов. Они обследуют потенциальную территорию, где будет пролегать возможный маршрут (140 тыс. кв. км!) и строят подробную цифровую карту, которая потом будет загружена в Sandstorm. В уникальной деятельности по автоматической стыковке таких сведений задействована сеть из восьми компьютеров.
Создатели Sandstorm отмечают, что как только информация о маршруте гонок поступит в бортовую систему, роботу будет достаточно нескольких минут на построение оптимальной траектории движения до финальной точки.
Overbot
Sandstorm
Blue Team
Caltech
CIMAR
Вторым претендентом считается команда Caltech Калифорнийского технологического института. Ее аппарат оборудован 12 камерами и инфракрасным сканером, а бортовая система объединяет мощь восьми процессоров Pentium 4. Немаловажно, что в этом коллективе серьезное внимание (как ни удивительно, в отличие от многих других команд, в основном использовавших готовые технические и программные решения) было уделено интеллекту робота и разработке оригинального управляющего ПО.
Не менее амбициозна и команда CIMAR, в которую входят ученые университета Флориды и специалисты фирмы Autonomous Solutions. Они задействовали созданный этой фирмой в 1993 г. полуторатонный автономный аппарат, снабдив его большим числом радаров и камер, формирующих подробную трехмерную карту. Бортовая система состоит из семи компьютеров, а ряд систем для надежности продублирован.
Не стоит сбрасывать со счетов и любительские группы. Дейв Хэлл со товарищи из небольшой компании Digital Auto Drive установил на грузовик Toyota Tundra несколько цифровых акселерометров и систему машинного зрения собственного производства. Она способна анализировать изображение, поступающее от двух камер 60 раз в секунду, и формировать трехмерный образ местности с расстояния от 5 до 300 м по ходу движения. При этом, как утверждают авторы, машина может двигаться со скоростью 150 км/ч. Изображение в реальном времени обрабатывается двумя гигагерцовыми DSP-чипами, а ПО для них написано на ассемблере - программисты, стремясь к максимальной производительности, даже отказались от Си. Правда, робот, обошедшийся в общей сложности в 40 тыс. долл., оказался все же не очень поворотливым. Но, возможно, особая маневренность на маршруте и не понадобится - главное, удержать высокий темп движения.
Еще одна небольшая группа Overbot задействовала шестиколесный джип Polaris, отличающийся отличной устойчивостью. Создатели утверждают, что подготовленный на его основе робот сможет без проблем двигаться со скоростью 60 км/ч. При этом на весь проект участники Overbot израсходовали всего 11 тыс. долл.
Схожее решение готовит и коллектив CajunBot из Луизианского университета. Всего за несколько месяцев они научили старый шестиколесный автомобиль автономным действиям, использовав для этого лазерные дальномеры и обычный ноутбук.
А разработчики из фирмы Rockwell Scientific подготовили робот SciAutonics на базе четырехколесного военного автомобиля и, как и их коллеги из Red Team, особое внимание уделили проработке трассы - добыли качественные фото местности и уже спланировали три более-менее простых маршрута.
Есть среди участников и уникальные команды. Так, группа Blue Team из Берклийского университета готовит автономный двухколесный мотоцикл. Его бортовая система построена на процессоре AMD Opteron и обрабатывает данные от видеокамеры, установленной на гироскопе. Хотя мотоцикл не может стоять на месте и должен постоянно находиться в движении, в связи с чем на сложных участках трассы ему придется особое внимание уделять устойчивости, создатели считают, что за счет небольших размеров и способности быстро разгоняться до 150 км/ч аппарат сможет проехать там, где другие машины не проберутся. Антон Левандовски, один из инженеров Blue Team, на все удивленные вопросы по поводу выбора столь неустойчивой машины шутливо отвечает: "Мы не ищем легких путей к победе!".
Все команды жалуются на слишком маленькое время, отпущенное на выполнение задания. Роботам пока очень сложно поддерживать среднюю скорость 30-35 км/ч на пресеченной местности. Кроме того, у некоторых возникли и совсем экзотические сложности. Так, специалисты Red Team долго не могли понять, почему Sandstorm в одной и той же совершенно свободной точке местности постоянно делает разворот. Оказалось, что заложенная в него цифровая карта этого района основывается на старых спутниковых снимках 15-летней давности, на одном из которых в этом месте оказался чей-то грузовик. Система обработки изображений сочла этот грузовик за статичное природное препятствие, и робот решил, что соответствующее место на карте надо объезжать.
Результаты гонки абсолютно непредсказуемы. Скорее всего наиболее "продвинутые" модели преодолеют достаточно большое расстояние по ровным участкам трассы, хотя вполне возможны самые разные побочные эффекты - от влияния его величества случая и погоды до ошибок при задании контрольных точек. В указанное время вряд ли уложится хотя бы одно устройство, а вот через год-два, когда станут ясными требования организаторов к сложности маршрута, а авторы извлекут уроки из практики официального турнира, борьба за приз пойдет нешуточная. DARPA намерено проводить "Большой вызов", пока миллион долларов не найдет владельца, - как минимум до 2007 г. (это срок, на который агентству выделена призовая сумма). Да и в дальнейшем американские военные наверняка смогут рассчитывать на солидное финансирование подобных мероприятий - по требованию Конгресса США к 2015 г. треть всей наземной техники Пентагона должна уметь действовать в автономном режиме.
Данный турнир, без сомнения, послужит мощным стимулом в развитии робототехники (потенциал всех участников очень высок) и привлечет внимание всего мира к этому прорывному технологическому направлению. Независимо от его первых результатов в выигрыше окажутся и военные, и участники, и общество.
