DARPA saadab maa alla roboteid, et õpetada neid elusid päästma

Sa ärkad maa all. Olete dehüdreeritud, pea tuikab ja teie otsaesisel on sügav lööve, mis veritseb tugevalt. Võib-olla olete koopasüsteemis kinni, kitsas tunnelis lõksus, käed külje kõrval. Võib-olla olete kiilunud tormitorusse, mis täitub aeglaselt veega. Või võib-olla on see kaevandusšaht, kus elekter on katkenud, tuues teid kohutavasse pilkasesse pimedusse. Siis kuulete midagi. See on ainult nõrk, kuid teate, mida see tähendab: abi on teel. Ainult et see pole inimeste päästemeeskonnalt. Eemal kostvate mürinate järgi tundub, et otsingu- ja päästemeeskond saadab roboteid kohale. Teie kergendustunne muutub koheselt üle hirmutundeks. Kuna aeg hakkab otsa saama ja võib-olla on ainult üks võimalus seda õigesti teha, palvetate, et nende valitud robot oleks oma tööga valmis.

See stsenaariumi õudusunenägu ei taba teid loodetavasti kunagi. Kuid sellele üritab DARPA, Ameerika Ühendriikide kaitsealaste teadusuuringute projektide agentuur, meeleheitlikult vastust leida. Ja neil on 2 miljonit dollarit ette nähtud kõigile, kes saavad neid aidata.

Et välja selgitada, milline peaks täiuslik maa-alune päästerobot välja nägema, on DARPA korraldanud võistluse, mis on uusim Grand Challenges sarjas. Kutsus Maa-alune (või "SubT") väljakutse, selle aastani 2021 kestva võistluse eesmärk on paljastada parim, mida robootikamaailm päästerobotite osas pakub. Konkursil võivad osaleda kõik alates väljakujunenud robootikateadlastest kuni DARPA projektijuhi dr Timothy Chungi nime all olevate omafinantseeritavate "näpunäideteni" kogu maailmast. Seitsmekohalise auhinna kättesaamiseks on vaja ainult luua robot, mis suudab kaardistada navigeerida ja otsida mitmesuguseid keerulisi maa-aluseid keskkondi ajatundlike lahinguoperatsioonide või katastroofidele reageerimise ajal stsenaariumid. Peale selle pole kindlaid juhiseid selle kohta, millised need robotid välja peaksid nägema.

Osalemiskutse on kaasa toonud tohutu huvi ja sissekanded. Need ulatuvad kõndivatest neljajalgsetest robotitest nagu neljajalgne ANYmal robot Digital Trends on pikalt käsitlenud lendavaid roboteid, mis kasutavad lidarit, põrgatavat lasertehnoloogiat, mis aitab isesõitvatel autodel näha. Hiljuti läks 11 parima rahvusvahelise robootikameeskonna looming maa alla, et panna neid proovile kõige keerulisemas keskkondades.

Suurte probleemide lahendamine

Organisatsiooni jaoks, mille nimi viitab valitsuse hämarasaladuse kujutistele, on DARPA suured väljakutsed üllatavalt avalikud. Ja see on täpselt asja mõte. Alates 2004. aastast on DARPA korraldanud sarnaseid võistlusi igal aastal, eesmärgiga anda loojatele tõuke nii rahaliselt kui ka inspireerivalt suunas, kuhu nad loodavad, et tehnoloogia areneb sisse. Pakutavad auhinnad on sisuliselt sponsorlepingud kõrge tasuvustega teadusuuringute jaoks, mis ületavad lõhe alusuuringute ja potentsiaalsete sõjaliste rakenduste vahendite vahel.

Suured väljakutsed võivad tunduda tobedad; sarnaselt DARPA tööga muude veidruste uurimisteemade osas, nagu isejuhtivad kuulid ja küborgiputukate spioonid. Kuid nad tunduvad sageli ainult sellised, sest piirkond, mida nad uurivad, on nii uus. Näiteks 2004. aastal lubas DARPA 1 miljoni dollari suurust preemiat kõigile, kes suudavad ehitada auto, mis suudaks sõita 142-miilisel marsruudil läbi Mojave kõrbe. "Võitnud" meeskond läbis mitme tunniga vähem kui kaheksa miili, enne kui süttis ja värisedes peatus. Samal aastal MIT ja Harvardi majandusteadlased Frank Levy ja Richard Murnane kasutas näiteks isejuhtivaid autosid ülesandest, mida masinad selle keerukuse tõttu tõenäoliselt kunagi ei suudaks. Poolteist aastakümmet hiljem teame teisiti. DARPA Grand Challenge aitas koostada visiooni autonoomsed sõidukid, mis nüüd vilja kannab.

"Üks asi, millest DARPA alati huvitatud on, on läbimurdeliste uuenduste tuvastamine," selgitas Chung. "Mõnikord juhtub see väljaspool traditsioonilisi teid ja me peame otsima [viise, kuidas avada] ava, kus need uuendused võivad tekkida. Need suured väljakutsed on tõesti fantastilised, sest suudavad püstitada väga julge probleemi ja seejärel avada selle maailmale. See on viis põnevuse tekitamiseks [ja ka innustamiseks] neile, kes ei pruugi traditsiooniliselt välja pakkuda [võimalikke lahendusi].

SubT Challenge kõlab sama jultunult. Mõte lihast ja luust esmareageerija asemel roboti katastroofipiirkonda saatmisest võib praegu tunduda ebatõenäoline. Ma olen kaotanud arusaamise sellest, mitu korda robootikauurijad kirjeldage otsingu- ja päästerakendusi lõpliku õigustusena piire nihutavale uurimistööle ilma kohese rakendatavuseta.

Kuid on põhjust arvata, et roboteid saab niimoodi kasutada. Viimastel aastatel on a laserlaskmise madu robot on kasutatud tuumaelektrijaama dekomisjoneerimiseks Euroopas, on USA armee otsinud 3000 lahinguväljal valmisolekut skorpionrobotit pommide hävitamiseks ning teenistusse kutsuti droonid ja robot nimega Colossus aidata võidelda tohutu leegiga Pariisis Notre Dame'i katedraalis. Kõigil neil juhtudel olid robotid esimene tegevussuund. Nii palju kui inimesed muretsevad masinad, mis varastavad inimeste töökohti, kõik need kujutavad endast olukorda, kus inimesed riskivad oma turvalisuse või isegi eludega, sattudes ohtlikesse stsenaariumidesse.

"Me ei taha saata roboteid ainult roboti pärast," ütles Chung. "Pigem on neil teavet, mida nad saavad pakkuda ja koguda, ilma et inimesi tuleks ohtu seada." Siin näeb ta, et SubT Challenge annab oma panuse.

"Põhimõtteliselt oleme huvitatud abistamisest nendes olukordades, kus saame võimaluse korral vähendada inimeste kokkupuude riskidega nendes ohtlikes keskkondades, tuleb anda oma panus,“ ta jätkus. „Otsimise ja päästmise stsenaariumide puhul, isegi kui see lihtsalt hoiab inimesi eemal, kui on vaja koguda teavet, [robotid saavad saadetakse sisse], et luua esimene pilk: kus on ohte, kus on värske õhu taskuid, kus on struktuurne ebastabiilsus. Kogu see teave aitab reageerijatel tõhusamalt reageerida.

Maa alla minek

SubT Challenge lõpetas just oma esimese etapi. Augustis Pennsylvania osariigis Pittsburghis asuvas kasutusest mitteolevas kaevandussüsteemis neljapäevase lõigu jooksul lõi DARPA simuleeritud katastroofi stsenaariumi, et robotisse sisenejad oma tempot läbi viia. Chung kirjeldas seda kui "julget maa-alust koristusjahti", mille käigus robotid pidid rändama läbi suure miinisüsteemi, mis oli asustatud selliste objektidega nagu ellujäänuid esindavad termilised mannekeenid. Osalenud robotite hulgas oli 20 mehitamata õhusõidukit, 64 maapealset robotit ja üks autonoomne õhusõidukirobot nimega Duckiefloat.

"Idee seisneb selles, et robotite meeskonnad peavad läbima, ületama ja mõnikord tuvastama uusi teid, et minna ja leida need esemed," ütles ta. "Iga leitud artefakti eest saavad nad punkti. Võistluste võitjad on võistkonnad, kes koguvad ettenähtud aja jooksul kõige rohkem punkte.

See oli keeruline väljakutse. "Robotite meeskonnad alustasid tööd ühest sissepääsust ja see on tegelikult kogu teave, mis neil kogu kaevanduse kohta oli," selgitas ta. "Need olid neile tundmatud. Me ei andnud neile eelnevat teavet ega kaarte."

Sel korral võitis Carnegie Melloni ja Oregoni osariigi ülikooli koostöös loodud Team Explorer. Meeskonna robotid suutsid karmides tingimustes, sealhulgas rohkes vees ja mudas, avastada 25 artefakti 40-st. Team Explorer kavandas ja ehitas kaks maapealset sõidukit ja kaks drooni, mis on loodud spetsiaalselt kaevandustes töötamiseks. Teine hästi esinenud rühm oli Team CoSTAR, NASA Jet Propulsion Laboratory, MIT, Caltech ja mitmed teised meeskonnad. Lõpuks suutsid CoSTAR-i robotid 40-st artefaktist paljastada 11: mitte just puhas pühkimine, aga ka mitte halb pilt.

See pole veel kaugeltki võistluse lõpp. 2020. aasta veebruaris toimub järgmine SubT Challenge nn Urban Circuit. "Võite ette kujutada, et see on kõike alates metroo tüüpi transiidijaamast kuni infrastruktuurini, nagu tormitorud või kanalisatsioon," ütles Chung. "Need on kõik maa-alused linnakeskkonnad, kus võib tekkida hädaolukord." (See Urban Circuit on DARPA avaldas hiljuti säutsu, mis taotleb juurdepääsu „inimese loodud maa-alusele keskkonnale, mis hõlmab mitut linnakvartalit”, mis hõlmab „keerulist paigutust ja mitut korrust, sealhulgas aatriumid, tunnelid ja trepikojad”.

Pärast seda toimub augustis 2020 Cave Circuit, milles osalevad robotid peavad võitlema looduslike maa-aluste keskkondade ettearvamatusega. Võistlus peaks lõppema 2021. aasta augustis "finaalüritusega", mis ühendab kõik kolm alamdomeeni ühel hiiglaslikul rajal. Seejärel autasustatakse võitjat 2 miljoni dollari suuruse auhinnarahaga.

"SubT Challenge'i üks lõbusaid osi on see, et üks lahendus töötab ühes vooluringis hästi, ei tähenda tingimata, et see toimiks hästi ka tulevastes ringradades," ütles Chung. "Seda seetõttu, et keskkondade mitmekesisus võimaldab potentsiaalselt üsna erinevaid lahendusi. Näiteks Urban Circuit’il võime ette näha palju rohkem vertikaalsust, kus pelgalt maarobotiks olemisest ei pruugi piisata. Cave Circuit'is on [vahepeal] palju ebakorrapärasusi, mis on tingitud emakese looduse loovusest.

Kas see kõlab lõbusalt? Looda sa! Kas see on tohutu tehniline väljakutse, mida ületada? Absoluutselt! Kuid kas sellest projektist saadavat väärtuslikku uurimistööd saaks ühel päeval kasutada inimeste elude päästmiseks? See on see, millele kõik loodavad.

Toimetajate soovitused

• Tutvuge Xenobotidega: elusad bioloogilised masinad, mis võivad robootikas revolutsiooni teha
• Hea StarCraftis? DARPA tahab teie ajulainetega sõjaväeroboteid treenida
• NASA soovib teie abi autonoomsete robotite väljatöötamisel, et uurida teisi maailmu
• "Roboti" kokkuvarisemine võib säästa mustal reedel parkimiskohta
• "Sõbralik" haiglarobot Moxi soovib õdesid aidata, mitte neid asendada