DARPA sender robotter under jorden for at lære dem at redde liv

Du vågner op under jorden. Du er dehydreret, dit hoved dunker, og der er en dyb flænge på din pande, der bløder kraftigt. Måske sidder du fast i et hulesystem, fanget i en smal tunnel, armene ved din side. Måske sidder du fastklemt i et stormafløb, der langsomt fyldes op med vand. Eller muligvis er det en mineskakt, hvor strømmen er gået ud, og kaster dig ud i frygtindgydende kulsort. Så hører du noget. Det er kun svagt, men du ved, hvad det betyder: Hjælp er på vej. Bare det er ikke fra et menneskeligt redningshold. Ud fra de rumlende lyde i det fjerne ser det ud til, at eftersøgnings- og redningsholdet sender robotterne ind. Straks giver din følelse af lettelse plads til en følelse af ængstelse. Med tiden ved at løbe ud, og måske kun én chance for at få dette rigtigt, beder du til, at den robot, de har valgt, er klar til jobbet.

Dette mareridt af et scenarie er et, der forhåbentlig aldrig vil ramme dig. Men det er en, som DARPA, USA's Defense Advanced Research Projects Agency, desperat forsøger at finde ud af et svar på. Og de har 2 millioner dollars øremærket til den, der kan hjælpe dem.

For at finde ud af, hvordan den perfekte underjordiske redningsrobot skal se ud, har DARPA oprettet en konkurrence, den seneste i sin serie af Grand Challenges. Kaldes til Underjordisk (eller "SubT") udfordring, denne konkurrence – som løber gennem 2021 – har til formål at afdække det bedste, som robotverdenen har at tilbyde i form af redningsbots. Konkurrencen er åben for alle fra etablerede robotforskere til det, som DARPA-projektleder Dr. Timothy Chung omtaler som selvfinansierede "tindere" fra hele verden. Alt du behøver for at være med til at vinde den syvcifrede præmie er at have skabt en robot, der er i stand til at kortlægge, naviger og søg i en række komplekse underjordiske miljøer under tidsfølsomme kampoperationer eller katastrofeberedskab scenarier. Ud over det er der ingen faste retningslinjer for, hvordan disse robotter skal se ud.

Opfordringen til deltagere har resulteret i en massiv stigning i interesse og tilmeldinger. Disse spænder fra gående firbenede robotter som firbenet ANYmal robot Digital Trends har udførligt beskæftiget sig med flyvende robotter, der bruger lidar, den afstivede laserteknologi, der hjælper selvkørende biler med at "se". For nylig gik kreationerne af 11 af de bedste internationale robotteams under jorden for at blive sat på prøve i de mest udfordrende miljøer.

Løsning af de store problemer

For en organisation, hvis navn fremkalder billeder af skyggefuld regeringshemmelighed, er DARPAs store udfordringer overraskende offentlige. Og det er netop pointen. Siden 2004 har DARPA arrangeret lignende konkurrencer hvert år eller deromkring med det formål at give skabere omkring verden et skub, både pengemæssigt og inspirerende, i den retning, de håber, at teknologien vil udvikle sig i. De udbudte priser er i bund og grund sponsoraftaler for forskning med høj udbytte, der bygger bro mellem grundforskning og værktøjer til potentielle militære anvendelser.

De store udfordringer kan virke skøre; meget ligesom DARPAs arbejde med andre mærkelige forskningsemner som selvstyrende kugler og cyborg-insektspioner. Men de virker ofte kun sådan, fordi området, de udforsker, er så nyt. I 2004 udlovede DARPA for eksempel en præmie på $1 million til enhver, der kunne bygge en bil, der kunne køre sig selv på en 142-mils rute gennem Mojave-ørkenen. Det "vindende" hold nåede det mindre end otte miles på flere timer, før det brød i brand og rystede i stå. Samme år, MIT og Harvard økonomer Frank Levy og Richard Murnane brugte selvkørende biler som eksempel af en opgave, som maskiner næppe nogensinde ville mestre på grund af dens kompleksitet. Et halvt årti senere ved vi anderledes. DARPAs Grand Challenge var med til at opstille en vision for autonome køretøjer, som nu bærer frugt.

"En af de ting, som DARPA altid er interesseret i, er at forsøge at identificere banebrydende innovationer," forklarede Chung. "Nogle gange sker det uden for de traditionelle veje, og vi er nødt til at lede efter [måder at åbne] op for den åbning, hvor disse innovationer kan opstå. Disse Grand Challenges er virkelig fantastiske for at kunne udgøre et meget modigt problem og derefter åbne det op for verden. Det er en måde at både skabe spænding [og også inspirere] dem, der måske ikke traditionelt kommer ud for at fremsætte [mulige løsninger]."

SubT Challenge lyder på samme måde dristig. Lige nu kan ideen om at sende en robot ind i en katastrofezone, i stedet for en førstehjælper af kød og blod, virke usandsynlig. Jeg har mistet overblikket over antallet af gange, robotforskere beskrive "search-and-rescue"-applikationer som den endelige begrundelse for grænseoverskridende forskning uden umiddelbar anvendelighed.

Men der er god grund til at tro, at robotter kan bruges på denne måde. I de senere år har en laserskydende slangerobot er blevet brugt til at hjælpe med at nedlægge et atomkraftværk i Europa, har den amerikanske hær opsøgt 3.000 slagmarksklare skorpionrobotter til bombebortskaffelse, og droner og en robot kaldet Colossus blev tilkaldt hjælpe med at bekæmpe en massiv brand ved Notre Dame-katedralen i Paris. I alle disse tilfælde var robotter det første handlingsforløb. Så meget som folk bekymrer sig om maskiner, der stjæler menneskelige job, hver af disse repræsenterer en situation, hvor mennesker risikerer deres sikkerhed, eller endda liv, ved at gå ind i farlige scenarier.

"Vi ønsker ikke at sende robotter ind bare for robottens skyld," sagde Chung. "Tværtimod er der information, de kan give og indsamle, uden at mennesker skal udsættes for risiko." Det er her, han ser SubT Challenge virkelig bidrage.

"Grundlæggende er vi interesserede i at hjælpe i de situationer, hvor vi, hvis der er nogen måde, vi kan reducere eksponering af mennesker for risici i disse farlige miljøer, der er et bidrag at yde,” han fortsatte. "I eftersøgnings- og redningsscenarier, selvom det blot er at holde folk ude, mens der er information, der skal akkumuleres, [robotter kan sendes ind] for at generere det første blik: hvor der er farer, hvor der er lommer med frisk luft, hvor der er strukturelle ustabilitet. Al den information hjælper menneskelige respondenter til at reagere mere effektivt."

Går under jorden

SubT Challenge har netop afsluttet sin første fase. DARPA fandt sted over en fire-dages strækning i august i et nedlagt minesystem i Pittsburgh, Pennsylvania, og skabte et simuleret katastrofescenarie for at sætte robot-deltagerne igennem deres tempo. Chung beskrev det som en "dristig underjordisk skurvogn", hvor robotterne skulle rejse gennem et stort minesystem, befolket af objekter som termiske mannequiner, der repræsenterer overlevende. Robotterne, der deltog, omfattede 20 ubemandede luftfartøjer, 64 jordrobotter og en autonom luftskibsrobot kaldet Duckiefoat.

"Ideen er, at teams af robotter skal krydse, overvinde, nogle gange identificere nye stier, for at finde disse artefakter," sagde han. "For hver artefakt, der er fundet, scorer de et point. De hold, der scorer flest point inden for den tildelte tid, er konkurrencevinderne."

Det var en vanskelig udfordring. "Robotholdene startede ved den ene indgang, og det er virkelig alle de oplysninger, de havde om hele minen," forklarede han. "Disse var ukendte for dem. Vi har ikke givet dem nogen forudgående information eller kort."

Vindergruppen ved denne lejlighed var Team Explorer, et samarbejde mellem Carnegie Mellon og Oregon State University. Holdets robotter var i stand til at afsløre 25 ud af 40 artefakter under barske forhold, inklusive masser af vand og mudder. Team Explorer designede og byggede to landkøretøjer og to droner skabt specielt til at operere i miner. En anden gruppe, der klarede sig godt, var Team CoSTAR, et kraftcenter-hold bestående af NASAs Jet Propulsion Laboratory, MIT, Caltech og forskellige andre. I sidste ende var CoSTARs robotter i stand til at afsløre 11 af de 40 artefakter: ikke ligefrem et rent sweep, men heller ikke en dårlig fremvisning.

Dette er langt fra afslutningen på konkurrencen. I februar 2020 finder den næste SubT Challenge sted i et såkaldt Urban Circuit. "Du kan forestille dig, at det er alt fra en metro-type transitstation til infrastruktur som stormafløb eller kloakker," sagde Chung. "Dette er alle typer miljøer, der er underjordiske bymiljøer, hvor en nødsituation kan opstå." (Dette Urban Circuit er hvad DARPA for nylig udsendt et tweet til, der anmoder om adgang til "menneskeskabt underjordisk miljø, der spænder over flere byblokke", som omfatter et "komplekst layout og flere etager, herunder atrier, tunneller og trappeopgange.")

Derefter vil der være et Cave Circuit i august 2020, hvor deltagende robotter skal kæmpe med uforudsigeligheden i naturlige underjordiske miljøer. Konkurrencen skal afsluttes i august 2021 med en "Final Event", der inkorporerer alle tre underdomæner i ét gigantisk spor. Vinderen vil derefter blive tildelt præmiepengene på $2 millioner.

"En af de sjove dele ved SubT Challenge er, at bare fordi én løsning fungerer godt i et kredsløb, betyder det ikke nødvendigvis, at det vil klare sig godt i fremtidige kredsløb," sagde Chung. »Det skyldes, at mangfoldigheden i miljøerne giver mulighed for potentielt ret forskellige løsninger. For eksempel kan vi på Urban Circuit forudse meget mere vertikalitet, hvor det måske ikke er tilstrækkeligt at være en jordrobot. I Cave Circuit vil der [i mellemtiden] være en masse uregelmæssigheder på grund af moder naturs kreativitet."

Lyder det sjovt? Det kan du tro! Er det en massiv teknisk udfordring at overvinde? Absolut! Men kunne den værdifulde forskning, der kommer ud af dette projekt en dag bruges til at redde folks liv? Det er det, alle regner med.

Redaktørens anbefalinger

• Mød Xenobots: Levende, biologiske maskiner, der kan revolutionere robotteknologi
• God til StarCraft? DARPA ønsker at træne militærrobotter med dine hjernebølger
• NASA vil have din hjælp til at udvikle autonome robotter til at udforske andre verdener
• Kollapsende 'robot' kan spare dig for en parkeringsplads på Black Friday
• Moxi, den 'venlige' hospitalsrobot, vil hjælpe sygeplejersker, ikke erstatte dem