DARPA posílá roboty do podzemí, aby je naučila zachraňovat životy

Probudíš se pod zemí. Jste dehydrovaní, v hlavě vám tepe a na čele máte hlubokou ránu, která silně krvácí. Možná jste uvízli v jeskynním systému, uvězněni v úzkém tunelu, s rukama po boku. Možná jste zaklínění v bouřkové drenáži, která se pomalu plní vodou. Nebo je to možná důlní šachta, kde vypadla energie a uvrhla vás do děsivé černočerné tmy. Pak něco uslyšíte. Je to jen slabé, ale víte, co to znamená: Pomoc je na cestě. Jen to není od lidského záchranného týmu. Podle dunivých zvuků v dálce se zdá, že pátrací a záchranný tým posílá roboty. Váš pocit úlevy okamžitě vystřídá pocit úzkosti. Čas běží a možná máte jen jednu šanci na to, abyste to udělali správně, modlíte se, aby robot, kterého si vybrali, tuto práci zvládl.

Tato noční můra scénáře je ta, která vás, doufejme, nikdy nepotká. Ale je to ten, na který se DARPA, Agentura pro pokročilé obranné výzkumné projekty Spojených států, zoufale snaží najít odpověď. A mají vyčleněné 2 miliony dolarů pro toho, kdo jim může pomoci.

Aby zjistila, jak by měl dokonalý podzemní záchranný robot vypadat, připravila DARPA soutěž, nejnovější ze série velkých výzev. Volal Podzemní (nebo „SubT“) výzvaTato soutěž, která trvá do roku 2021, si klade za cíl odhalit to nejlepší, co robotický svět nabízí v oblasti záchranných robotů. Soutěž je otevřena všem od zavedených výzkumníků v oblasti robotiky až po ty, které projektový manažer DARPA Dr. Timothy Chung nazývá samofinancovanými „drotáři“ z celého světa. Vše, co potřebujete, abyste mohli získat sedmimístnou cenu, je vytvořit robota, který je schopen mapovat, navigovat a prohledávat řadu složitých podzemních prostředí během bojových operací citlivých na čas nebo reakce na katastrofy scénáře. Kromě toho neexistují žádné pevné pokyny, jak by tito roboti měli vypadat.

Výzva k přihlášení vedla k masivnímu nárůstu zájmu a přihlášek. Ty sahají od chodících čtyřnožců, jako je např čtyřnohý robot ANYmal Digital Trends obsáhle pokrylo létající roboty, které používají lidar, odraženou laserovou technologii, která pomáhá samořídícím autům „vidět“. Nedávno se výtvory 11 špičkových mezinárodních robotických týmů dostaly do ilegality, aby byly podrobeny zkoušce v nejnáročnějším prostředí.

Řešení velkých problémů

Pro organizaci, jejíž jméno vyvolává představy stínového vládního tajemství, jsou velké výzvy DARPA překvapivě veřejné. A to je přesně ta pointa. Od roku 2004 pořádá DARPA podobné soutěže každý rok nebo tak nějak s cílem poskytnout tvůrcům svět šťouchnutím, jak peněžním, tak inspirativním, směrem, kterým doufají, že se technologie bude vyvíjet v. Nabízené ceny jsou v podstatě sponzorskými smlouvami pro vysoce výnosný výzkum překlenující propast mezi základním výzkumem a nástroji pro potenciální vojenské aplikace.

Velké výzvy se mohou zdát bláznivé; podobně jako práce DARPA na jiných zvláštních výzkumných tématech, jako je samonaváděcí kulky a kyborgští hmyzí špióni. Ale často se tak zdají jen proto, že oblast, kterou zkoumají, je tak nová. V roce 2004 například DARPA slíbila cenu 1 milion dolarů pro každého, kdo dokáže postavit auto, které by samo dokázalo jet na 142 mil dlouhé trase přes Mohavskou poušť. „Vítězný“ tým urazil necelých osm mil za několik hodin, než začal hořet a otřásl se a zastavil. Téhož roku ekonomové z MIT a Harvardu Frank Levy a Richard Murnane použil jako příklad samořídící auta úkolu, který stroje kvůli jeho složitosti pravděpodobně nikdy nezvládnou. O dekádu a půl později víme jinak. Velká výzva DARPA pomohla nastínit vizi autonomní vozidla, která nyní nese své ovoce.

„Jednou z věcí, o které se DARPA vždy zajímá, je snaha identifikovat průlomové inovace,“ vysvětlil Chung. "Někdy k tomu dochází mimo tradiční cesty a my musíme hledat [způsoby, jak otevřít] otvor, kde tyto inovace mohou vzniknout. Tyto velké výzvy jsou opravdu fantastické, protože dokážou představit velmi odvážný problém a následně jej otevřít světu. Je to způsob, jak vytvořit vzrušení [a také inspirovat] ty, kteří možná tradičně nepřijdou, aby předložili [možná řešení].“

Podobně troufale zní i SubT Challenge. Právě teď vám může připadat nepravděpodobná představa vyslání robota do oblasti katastrofy místo prvního zasahujícího z masa a kostí. Ztratil jsem přehled o tom, kolikrát výzkumníci robotiky popisují aplikace „vyhledávání a záchrany“. jako případné ospravedlnění pro výzkum tlačící hranice bez okamžité použitelnosti.

Existuje však dobrý důvod se domnívat, že roboty lze tímto způsobem používat. V posledních letech a hadí robot střílející laserem hledala americká armáda, aby pomohla vyřadit z provozu jadernou elektrárnu v Evropě 3000 škorpionových robotů připravených na bojiště k likvidaci bomb a do služby byly povolány drony a robot jménem Colossus pomoci bojovat s masivním požárem v katedrále Notre Dame v Paříži. Ve všech těchto případech byli roboti prvním krokem. Jak se lidé trápí stroje kradoucí lidskou práci, každý z nich představuje situaci, ve které lidé riskují svou bezpečnost nebo dokonce životy tím, že se pustí do nebezpečných scénářů.

"Nechceme posílat roboty jen kvůli robotům," řekl Chung. "Spíše existují informace, které mohou poskytnout a shromáždit, aniž by lidé museli být vystaveni riziku." To je místo, kde vidí, že SubT Challenge skutečně přispívá.

„V zásadě máme zájem pomáhat v takových situacích, kde, pokud existuje nějaký způsob, jak snížit vystavení lidí rizikům v těchto nebezpečných prostředích, je třeba přispět,“ řekl pokračoval. „Ve scénářích vyhledávání a záchrany, i když je to prostě zadržování lidí venku, zatímco jsou informace, které je třeba shromáždit, [roboti mohou být zaslán], abychom vytvořili první pohled: tam, kde jsou nebezpečí, kde jsou kapsy čerstvého vzduchu, kde jsou strukturální nestabilita. Všechny tyto informace pomáhají lidským respondentům reagovat efektivněji.“

Jít do podzemí

Soutěž SubT Challenge právě dokončila svou první fázi. DARPA, která se odehrávala během čtyř dnů v srpnu v zaniklém důlním systému v Pittsburghu v Pensylvánii, vytvořila simulovaný scénář katastrofy, aby si roboti, kteří vstoupili na trh, vyzkoušeli. Chung to popsal jako „odvážný podzemní mrchožrout“, při kterém roboti museli cestovat přes velký důlní systém, který byl osídlen objekty, jako jsou termální figuríny představující přeživší. Mezi roboty, kteří se zúčastnili, bylo 20 bezpilotních vzdušných prostředků, 64 pozemních robotů a jeden autonomní protivzdušný balón s názvem Duckiefloat.

"Myšlenka je, že týmy robotů musí procházet, překonávat, někdy identifikovat nové cesty, aby šly a našly ty artefakty," řekl. „Za každý nalezený artefakt získají bod. Týmy, které získají nejvíce bodů v určeném čase, jsou vítězi soutěže."

Byla to záludná výzva. „Týmy robotů začínaly u jednoho vchodu a to jsou skutečně všechny informace, které měli o celém dole,“ vysvětlil. „Byli pro ně neznámí. Neposkytli jsme jim žádné předchozí informace ani mapy."

Vítěznou skupinou se při této příležitosti stal Team Explorer, spolupráce mezi Carnegie Mellon a Oregon State University. Roboti týmu dokázali odhalit 25 ze 40 artefaktů v drsných podmínkách, včetně spousty vody a bahna. Team Explorer navrhl a postavil dvě pozemní vozidla a dva drony vytvořené speciálně pro provoz v dolech. Další skupinou, která si vedla dobře, byl Team CoSTAR, výkonná posádka složená z NASA Jet Propulsion Laboratory, MIT, Caltech a různých dalších. Nakonec roboti CoSTAR dokázali odhalit 11 ze 40 artefaktů: ne úplně čisté, ale ani špatné.

Tím soutěž zdaleka nekončí. V únoru 2020 se příští SubT Challenge bude konat na tzv. Urban Circuit. "Dokážete si představit, že jde o cokoli od tranzitní stanice typu metra po infrastrukturu, jako jsou dešťové kanalizace nebo kanalizace," řekl Chung. "Toto jsou všechny typy prostředí, která jsou podzemním městským prostředím, kde může dojít k mimořádné události." (Tento městský okruh je to, co DARPA nedávno zveřejnil tweet pro, požadující přístup do „člověkem vytvořeného podzemního prostředí zahrnujícího několik městských bloků“, které zahrnuje „složité uspořádání a více podlaží, včetně atrií, tunelů a schodišť.

Poté bude v srpnu 2020 jeskynní okruh, ve kterém se účastnící roboti musí potýkat s nepředvídatelností přírodních podzemních prostředí. Soutěž by měla být ukončena v srpnu 2021 „Final Event“, který zahrnuje všechny tři subdomény v jedné obří trati. Vítěz pak získá finanční odměnu 2 miliony dolarů.

"Jednou ze zábavných částí soutěže SubT Challenge je to, že jedno řešení funguje dobře na jednom okruhu, nemusí nutně znamenat, že bude dobře fungovat i na budoucích okruzích," řekl Chung. „Je to proto, že rozmanitost prostředí umožňuje potenciálně zcela odlišná řešení. Například na Urban Circuit můžeme očekávat mnohem větší vertikalitu, kde být pouze pozemním robotem nemusí stačit. V jeskynním okruhu [mezitím] bude spousta nesrovnalostí kvůli kreativitě matky přírody."

Zní to zábavně? To se vsaď! Je to obrovská technická výzva, kterou je třeba překonat? Absolutně! Mohl by však cenný výzkum, který z tohoto projektu vzejde, jednoho dne využít k záchraně lidských životů? S tím všichni počítají.

Doporučení redakce

• Seznamte se s Xenoboty: Živými, biologickými stroji, které by mohly způsobit revoluci v robotice
• Jste dobrý ve StarCraftu? DARPA chce trénovat vojenské roboty pomocí vašich mozkových vln
• NASA chce vaši pomoc s vývojem autonomních robotů pro průzkum jiných světů
• Hroutící se „robot“ vám může na Černý pátek ušetřit parkovací místo
• „Přívětivý“ nemocniční robot Moxi chce sestrám pomáhat, ne je nahrazovat