DARPA изпраща роботи под земята, за да ги научи да спасяват животи

Събуждаш се под земята. Дехидратиран си, главата ти пулсира и на челото ти има дълбока рана, която кърви силно. Може би сте заседнали в пещерна система, хванати в капан в тесен тунел, с ръце до вас. Може би сте заклещени в дренажна канализация, която бавно се пълни с вода. Или е възможно да е минна шахта, където токът е изчезнал, потапяйки ви в ужасяваща тъмнина. Тогава чуваш нещо. Това е само слабо, но знаете какво означава: Помощта е на път. Само че не е от човешки спасителен екип. От тътнежните звуци в далечината изглежда, че екипът за търсене и спасяване изпраща роботите. Веднага усещането ви за облекчение отстъпва място на чувство на трепет. Тъй като времето изтича и може би има само един шанс да направите това правилно, вие се молите роботът, който са избрали, да се справи със задачата.

Този кошмар от сценарии е такъв, който, надяваме се, никога няма да ви сполети. Но това е едно, на което DARPA, Агенцията за напреднали изследователски проекти в областта на отбраната на Съединените щати, отчаяно се опитва да намери отговор. И те имат 2 милиона долара, предназначени за всеки, който може да им помогне.

За да разбере как точно трябва да изглежда идеалният подземен спасителен робот, DARPA организира състезание, най-новото в поредицата от големи предизвикателства. Наречен на Подземно (или „SubT“) предизвикателство, това състезание — което продължава до 2021 г. — има за цел да разкрие най-доброто, което светът на роботиката може да предложи по отношение на спасителните ботове. Състезанието е отворено за всички - от утвърдени изследователи в областта на роботиката до това, което ръководителят на проекта на DARPA д-р Тимъти Чънг нарича самофинансиращи се „майстори“ от целия свят. Всичко, от което се нуждаете, за да имате шанс да вземете седемцифрената награда, е да сте създали робот, който може да картографира, навигирайте и търсете различни сложни подземни среди по време на чувствителни към времето бойни операции или реакция при бедствия сценарии. Освен това няма фиксирани насоки за това как трябва да изглеждат тези роботи.

Поканата за участници доведе до огромен вълна от интерес и записи. Те варират от ходещи четириноги роботи като четириног робот ANYmal Digital Trends разгледа надълго и нашироко летящите роботи, които използват lidar, технологията на отскочен лазер, която помага на самоуправляващите се автомобили да „виждат“. Наскоро творенията на 11 от най-добрите международни отбори по роботика минаха под земята, за да бъдат подложени на изпитание в най-предизвикателните среди.

Решаване на големите проблеми

За организация, чието име предизвиква образи на сенчеста правителствена тайна, Големите предизвикателства на DARPA са изненадващо публични. И точно това е смисълът. От 2004 г. насам DARPA организира подобни състезания всяка година или така, с цел да предостави на творците около свят тласък, както паричен, така и вдъхновяващ, в посоката, в която се надяват, че технологията ще се развие в. Предлаганите награди са по същество спонсорски сделки за високодоходни изследвания, преодоляващи разделението между фундаментални изследвания и инструменти за потенциални военни приложения.

Големите предизвикателства могат да изглеждат странни; подобно на работата на DARPA в други странни изследователски теми като самонасочващи се куршуми и шпиони на насекоми киборги. Но те често изглеждат така само защото областта, която изследват, е толкова нова. През 2004 г., например, DARPA обеща награда от 1 милион долара за всеки, който успее да построи кола, която може да се движи сама по маршрут от 142 мили през пустинята Мохаве. Отборът „победител“ измина по-малко от осем мили за няколко часа, преди да се запали и да спре. През същата година икономистите от MIT и Харвард Франк Леви и Ричард Мърнан използваха самоуправляващи се автомобили като пример на задача, която машините едва ли ще успеят някога да усвоят поради нейната сложност. Десетилетие и половина по-късно знаем различно. Голямото предизвикателство на DARPA помогна за изготвянето на визия за автономни превозни средства, което вече дава плодове.

„Едно от нещата, от които DARPA винаги се интересува, е да се опитва да идентифицира пробивни иновации“, обясни Чунг. „Понякога това се случва извън традиционните пътища и трябва да търсим [начини за отваряне] на блендата, където могат да възникнат тези иновации. Тези Големи предизвикателства са наистина фантастични, защото могат да поставят много смел проблем и след това да го открият пред света. Това е начин както да създадете вълнение [и също така да вдъхновите] онези, които традиционно не могат да излязат, за да предложат [възможни решения].“

SubT Challenge звучи също толкова дръзко. В момента идеята за изпращане на робот в зона на бедствие, на мястото на първа помощ от плът и кръв, може да ви се стори малко вероятна. Загубих представа колко пъти изследователите по роботика описват приложенията за „търсене и спасяване“. като евентуално оправдание за прокарващи граници изследвания без незабавна приложимост.

Но има основателна причина да се смята, че роботите могат да се използват по този начин. През последните години а робот-змия с лазерна стрелба е бил използван за подпомагане на извеждането от експлоатация на атомна електроцентрала в Европа, потърси армията на САЩ 3000 готови за бойно поле роботи скорпиони за обезвреждане на бомби, а дронове и робот, наречен Colossus, бяха повикани на служба помогнете в борбата с огромен пожар в катедралата Нотр Дам в Париж. Във всички тези случаи роботите бяха първият курс на действие. Колкото и да се притесняват хората машини крадат човешки работни места, всеки от тях представлява ситуация, в която хората рискуват безопасността си или дори живота си, като влизат в опасни сценарии.

„Не искаме да изпращаме роботи само заради тях“, каза Чунг. „По-скоро има информация, която те могат да предоставят и събират, без хората да бъдат излагани на риск.“ Това е мястото, където той вижда, че SubT Challenge наистина допринася.

„По принцип се интересуваме да помагаме в онези ситуации, в които, ако има някакъв начин, можем да намалим излагането на хората на рискове в тези опасни среди, трябва да се даде принос“, той продължи. „В сценарии за търсене и спасяване, дори ако това е просто да държи хората навън, докато има информация, която трябва да се натрупа, [роботите могат да бъдат изпратени], за да генерират този първи поглед: където има опасности, където има джобове с чист въздух, където има структурни нестабилност. Цялата тази информация помага на реагиращите хора да реагират по-ефективно.“

Да отидеш в нелегалност

SubT Challenge току-що завърши първата си фаза. Провеждайки се в четиридневен участък през август в несъществуваща минна система в Питсбърг, Пенсилвания, DARPA създаде симулиран сценарий на бедствие, за да постави роботите навлизащи през техните стъпки. Chung го описа като „дързък подземен лов на чистачи“, в който роботите трябваше да пътуват през голяма система от мини, населена с обекти като топлинни манекени, представляващи оцелели. Роботите, които участваха, включваха 20 безпилотни летателни апарата, 64 наземни робота и един автономен дирижабъл робот, наречен Duckiefloat.

„Идеята е, че екипи от роботи трябва да преминат, преодолеят, понякога идентифицират нови пътища, за да отидат и да намерят тези артефакти“, каза той. „За всеки открит артефакт те отбелязват точка. Отборите, които отбелязаха най-много точки в рамките на определеното време, са победители в състезанието.

Беше сложно предизвикателство. „Екипите роботи започнаха от един вход и това всъщност е цялата информация, която имаха за цялата мина“, обясни той. „Те бяха непознати за тях. Не им предоставихме предварителна информация или карти.“

Печелившата група в този случай беше Team Explorer, сътрудничество между Carnegie Mellon и Oregon State University. Роботите на екипа успяха да открият 25 от 40 артефакта в тежки условия, включително много вода и кал. Team Explorer проектира и построи две наземни превозни средства и два дрона, създадени специално за работа в мини. Друга група, която се представи добре, беше Team CoSTAR, мощен екипаж, състоящ се от Лабораторията за реактивни двигатели на НАСА, MIT, Caltech и различни други. В крайна сметка роботите на CoSTAR успяха да открият 11 от 40-те артефакта: не съвсем чисто, но и не лошо представяне.

Това далеч не е краят на състезанието. През февруари 2020 г. следващото SubT Challenge ще се проведе в така наречената Urban Circuit. „Можете да си представите, че това е всичко – от транзитна станция тип метро до инфраструктура като дъждовни канали или канализация“, каза Чунг. „Това са всички видове среди, които са подземни градски условия, където може да възникне извънредна ситуация.“ (Тази градска верига е това, което DARPA наскоро пусна туит за, искайки достъп до „създадена от човека подземна среда, обхващаща няколко градски блока“, която включва „сложно оформление и множество етажи, включително атриуми, тунели и стълбищни клетки.“)

След това ще има Cave Circuit през август 2020 г., в който участващите роботи трябва да се борят с непредсказуемостта на естествената подземна среда. Състезанието трябва да приключи през август 2021 г. с „Финално събитие“, което включва и трите поддомейна в една огромна писта. След това победителят ще получи паричната награда от 2 милиона долара.

„Една от забавните части на SubT Challenge е, че това, че едно решение работи добре в една верига, не означава непременно, че ще се справи добре в бъдещи вериги“, каза Чунг. „Това е така, защото разнообразието от среди се поддават на потенциално доста различни решения. Например, на Urban Circuit можем да очакваме много повече вертикалност, където просто като наземен робот може да не е достатъчно. В Cave Circuit [междувременно] ще има много нередности поради креативността на майката природа.“

Звучи ли забавно? Вие залагате! Огромно техническо предизвикателство ли е за преодоляване? Абсолютно! Но могат ли ценните изследвания, произтичащи от този проект, един ден да бъдат използвани за спасяване на човешки животи? Това е, на което всички разчитат.

Препоръки на редакторите

• Запознайте се с ксеноботите: Живи, биологични машини, които биха могли да революционизират роботиката
• Добър в StarCraft? DARPA иска да обучава военни роботи с вашите мозъчни вълни
• НАСА иска вашата помощ при разработването на автономни роботи за изследване на други светове
• Сгъваемият „робот“ може да ви спести място за паркиране в Черния петък
• „Приятелският“ болничен робот Мокси иска да помага на медицинските сестри, а не да ги замества