DARPA lähettää maan alle robotteja opettamaan heitä pelastamaan ihmishenkiä

Heräät maan alla. Olet kuivunut, pääsi sykkii, ja otsassasi on syvä viilto, joka vuotaa voimakkaasti. Ehkä olet jumissa luolajärjestelmään, loukkuun kapeaan tunneliin, kädet rinnallasi. Olet ehkä juuttunut myrskyviemäriin, joka täyttyy hitaasti vedellä. Tai ehkä se on kaivoskuilu, josta sähköt ovat katkenneet, mikä on syöttänyt sinut pelottavaan pilkkopimeään. Sitten kuulet jotain. Se on vain heikko, mutta tiedät mitä se tarkoittaa: Apu on tulossa. Vain se ei ole ihmisten pelastusryhmältä. Kaukaa kuuluvien jyrinäisten äänien perusteella näyttää siltä, ​​että etsintä- ja pelastusryhmä lähettää robotteja paikalle. Välittömästi helpotuksen tunteesi vaihtuu pelon tunteeseen. Kun aika loppuu, ja ehkä vain yksi mahdollisuus saada tämä oikein, rukoilet, että heidän valitsemansa robotti on tehtävänsä mukainen.

Tämä skenaarion painajainen on sellainen, joka toivottavasti ei koskaan kohtaa sinua. Mutta siihen DARPA, Yhdysvaltain puolustusalan kehittyneiden tutkimusprojektien virasto, yrittää epätoivoisesti löytää vastausta. Ja heillä on 2 miljoonaa dollaria niille, jotka voivat auttaa heitä.

Selvittääkseen, miltä täydellisen maanalaisen pelastusrobotin pitäisi näyttää, DARPA on järjestänyt kilpailun, uusimman Grand Challenges -sarjansa. Soitti Subterranean (tai "SubT") haaste, tämän vuoden 2021 asti kestävän kilpailun tavoitteena on paljastaa robotiikkamaailman parhaat mahdolliset pelastusbotit. Kilpailu on avoin kaikille vakiintuneista robotiikkatutkijoista DARPA-projektipäällikkö, tohtori Timothy Chungin kutsumiin omarahoitteisiksi "tuttajiksi" ympäri maailmaa. Sinun tarvitsee vain saada seitsennumeroinen palkinto, kun olet luonut robotin, joka pystyy kartoittamaan navigoi ja etsi monimutkaisia ​​maanalaisia ​​ympäristöjä aikaherkkien taisteluoperaatioiden tai katastrofien aikana skenaarioita. Tämän lisäksi ei ole olemassa kiinteitä ohjeita siitä, miltä näiden robottien tulisi näyttää.

Osallistumispyyntö on johtanut valtavaan kiinnostuksen ja kilpailujen lisääntymiseen. Näitä ovat kävelevät nelijalkaiset robotit, kuten nelijalkainen ANYmal robotti Digital Trends on käsitellyt pitkään lentäviä robotteja, jotka käyttävät lidar-lasertekniikkaa, joka auttaa itse ajavia autoja "näkemään". Äskettäin 11 parhaan kansainvälisen robotiikkatiimin luomukset menivät maan alle testattavaksi haastavimmassa ympäristöissä.

Isojen ongelmien ratkaiseminen

DARPAn suuret haasteet ovat yllättävän julkisia organisaatiolle, jonka nimi herättää mielikuvia hämärästä hallituksen salaisuudesta. Ja se on juuri se pointti. Vuodesta 2004 lähtien DARPA on järjestänyt vastaavia kilpailuja noin vuosittain, tavoitteenaan tarjota sisällöntuottajille maailman tönäisee, sekä rahallisesti että inspiroivasti, suuntaan, jota he toivovat teknologian kehittyvän sisään. Tarjottavat palkinnot ovat pohjimmiltaan sponsorointisopimuksia korkean tuoton tutkimukselle, joka kaventaa perustutkimuksen ja mahdollisten sotilaallisten sovellusten työkalujen välistä kuilua.

Suuret haasteet voivat näyttää hassulta; aivan kuten DARPAn työ muissa ouddball-tutkimusaiheissa, kuten itseohjautuvat luodit ja kyborgihyönteisvakoilijat. Mutta usein he näyttävät tältä, koska heidän tutkimansa alue on niin uusi. Esimerkiksi vuonna 2004 DARPA lupasi miljoonan dollarin palkinnon jokaiselle, joka pystyy rakentamaan auton, joka voisi ajaa itsensä 142 mailin matkalla Mojaven aavikon läpi. "Voittaja" joukkue suoritti alle kahdeksan mailia useissa tunneissa ennen kuin syttyi tuleen ja tärisi pysähtyäkseen. Samana vuonna MIT: n ja Harvardin ekonomistit Frank Levy ja Richard Murnane käytti esimerkkinä itseajavia autoja tehtävästä, jota koneet eivät todennäköisesti koskaan pystyneet hallitsemaan sen monimutkaisuuden vuoksi. Puolitoista vuosikymmentä myöhemmin tiedämme toisin. DARPAn Grand Challenge auttoi luomaan vision autonomiset ajoneuvot, joka nyt kantaa hedelmää.

"Yksi asioista, joista DARPA on aina kiinnostunut, on yrittää tunnistaa läpimurtoinnovaatioita", Chung selitti. "Joskus tämä tapahtuu perinteisten polkujen ulkopuolella, ja meidän on etsittävä [tapoja avata] aukko, jossa nämä innovaatiot voivat syntyä. Nämä suuret haasteet ovat todella fantastisia, sillä ne pystyvät esittämään erittäin rohkean ongelman ja avaamaan sen sitten maailmalle. Se on tapa sekä luoda jännitystä [ja myös innostaa] niitä, jotka eivät ehkä perinteisesti tule esittelemään [mahdollisia ratkaisuja]."

SubT Challenge kuulostaa yhtä rohkealta. Juuri nyt ajatus robotin lähettämisestä katastrofialueelle lihaa ja verta ensiapuhenkilön sijasta saattaa vaikuttaa epätodennäköiseltä. Olen unohtanut kuinka monta kertaa robotiikan tutkijoita kuvaile "search-and-rescue" -sovelluksia mahdollisena perusteena rajoja työntävälle tutkimukselle ilman välitöntä sovellettavuutta.

Mutta on syytä uskoa, että robotteja voidaan käyttää tällä tavalla. Viime vuosina a laserammuttava käärmerobotti on käytetty auttamaan ydinvoimalan purkamisessa Euroopassa, Yhdysvaltain armeija on etsinyt 3000 taistelukenttävalmis skorpionirobottia pommien hävittämistä varten, ja droonit ja robotti nimeltä Colossus kutsuttiin palvelukseen auttaa taistelemaan valtavaa tulipaloa vastaan Pariisin Notre Damen katedraalissa. Kaikissa näissä tapauksissa robotit olivat ensimmäinen toimintatapa. Niin paljon kuin ihmiset ovat huolissaan koneet, jotka varastavat ihmisten työpaikkoja, jokainen näistä edustaa tilannetta, jossa ihmiset vaarantavat turvallisuutensa tai jopa henkensä menemällä vaarallisiin skenaarioihin.

"Emme halua lähettää robotteja vain robotin vuoksi", Chung sanoi. "Pikemminkin he voivat tarjota ja kerätä tietoa ilman, että ihmiset joutuvat vaaraan." Tässä hän näkee SubT Challengen todella vaikuttavan.

”Olemme pohjimmiltaan kiinnostuneita auttamaan niissä tilanteissa, joissa voimme vähentää, jos vain on mahdollista ihmisten altistuminen riskeille näissä vaarallisissa ympäristöissä, siihen on panostettava", hän jatkui. "Haku- ja pelastusskenaarioissa, vaikka se yksinkertaisesti pitää ihmiset poissa, kun on kerättävä tietoa, [robotit voivat lähetetään] luomaan ensimmäinen katse: missä on vaaroja, missä on raitista ilmaa, missä on rakenteellista epävakautta. Kaikki tämä tieto auttaa ihmisiä reagoimaan tehokkaammin."

Menee maan alle

SubT Challenge on juuri saanut päätökseen ensimmäisen vaiheensa. DARPA loi simuloidun katastrofiskenaarion elokuussa neljän päivän aikana kuolleessa kaivosjärjestelmässä Pittsburghissa Pennsylvaniassa. Chung kuvaili sitä "rohkeaksi maanalaiseksi raadonsyöjäksi", jossa robottien piti kulkea suuren kaivosjärjestelmän läpi, jossa oli esineitä, kuten eloonjääneitä edustavia lämpönukkeja. Osallistuneet robotit sisälsivät 20 miehittämätöntä ilma-alusta, 64 maarobottia ja yksi autonominen blimp-robotti nimeltä Duckiefloat.

"Ajatuksena on, että robottiryhmien täytyy kulkea, ylittää ja joskus tunnistaa uusia polkuja löytääkseen ne esineet", hän sanoi. "Jokaisesta löydetystä esineestä he saavat pisteen. Eniten pisteitä annetussa ajassa saaneet joukkueet ovat kilpailun voittajia."

Se oli hankala haaste. "Robottitiimit lähtivät liikkeelle yhdestä sisäänkäynnistä, ja se on oikeastaan ​​kaikki tiedot, jotka heillä oli koko kaivoksesta", hän selitti. "Nämä olivat heille tuntemattomia. Emme antaneet heille mitään ennakkotietoja tai karttoja."

Voittajaryhmä tällä kertaa oli Team Explorer, Carnegie Mellonin ja Oregon State Universityn yhteistyö. Ryhmän robotit pystyivät paljastamaan 25 esinettä 40 esineestä ankarissa olosuhteissa, mukaan lukien runsaasti vettä ja mutaa. Team Explorer suunnitteli ja rakensi kaksi maa-ajoneuvoa ja kaksi dronia, jotka on luotu erityisesti kaivoksissa toimimaan. Toinen hyvin menestynyt ryhmä oli Team CoSTAR, NASAn Jet Propulsion Laboratorysta, MIT: stä, Caltechista ja monista muista koostuva voimalaitosmiehistö. Lopulta CoSTARin robotit pystyivät paljastamaan 11 esinettä 40 esineestä: ei aivan puhdasta pyyhkäisyä, mutta ei myöskään huonoa näyttöä.

Tämä on kaukana kilpailun lopusta. Helmikuussa 2020 seuraava SubT Challenge ajetaan niin sanotussa Urban Circuitissa. "Voit kuvitella, että se on mitä tahansa metrotyyppisestä kauttakulkuasemasta infrastruktuuriin, kuten myrskyviemäreihin tai viemäreihin", Chung sanoi. "Nämä ovat kaikentyyppisiä ympäristöjä, jotka ovat maanalaisia ​​kaupunkiympäristöjä, joissa voi tapahtua hätätilanne." (Tämä Urban Circuit on mitä DARPA julkaisi äskettäin twiitin henkilölle, jossa pyydetään pääsyä "ihmisen luomaan maanalaiseen ympäristöön, joka kattaa useita kaupungin kortteleita", jotka sisältävät "monimutkaisen pohjaratkaisun ja useita kerroksia, mukaan lukien atriumit, tunnelit ja porraskäytävät.")

Sen jälkeen elokuussa 2020 järjestetään Cave Circuit, jossa mukana olevien robottien on taisteltava luonnollisten maanalaisten ympäristöjen arvaamattomuuden kanssa. Kilpailun on määrä päättyä elokuussa 2021 "finaalitapahtumaan", joka yhdistää kaikki kolme aliverkkotunnusta yhdeksi jättimäiseksi kappaleeksi. Voittaja saa sitten 2 miljoonan dollarin palkintorahat.

"Yksi SubT Challengen hauskoista osista on se, että yksi ratkaisu toimii hyvin yhdessä piirissä, ei välttämättä tarkoita, että se pärjäisi hyvin tulevissa piireissä", Chung sanoi. ”Se johtuu siitä, että ympäristöjen monimuotoisuus mahdollistaa hyvin erilaisia ​​ratkaisuja. Esimerkiksi Urban Circuitilla voimme ennakoida paljon enemmän vertikaalisuutta, jossa pelkkä maarobotti ei välttämättä riitä. Cave Circuitissa [sillä välin] tulee olemaan paljon epäsäännöllisyyksiä, jotka johtuvat äidin luonnon luovuudesta."

Kuulostaako hauskalta? Lyö vetoa! Onko se voitettava valtava tekninen haaste? Ehdottomasti! Mutta voisiko tämän projektin arvokasta tutkimusta jonakin päivänä käyttää ihmisten henkien pelastamiseen? Siihen kaikki luottavat.

Toimittajien suositukset

• Tapaa Xenobotit: eläviä, biologisia koneita, jotka voivat mullistaa robotiikan
• Oletko hyvä StarCraftissa? DARPA haluaa kouluttaa armeijarobotteja aivoaaltoineen
• NASA haluaa apuasi itsenäisten robottien kehittämisessä toisiin maailmoihin tutustumista varten
• "Robotin" romahtaminen voi säästää parkkipaikan mustana perjantaina
• "Ystävällinen" sairaalarobotti Moxi haluaa auttaa sairaanhoitajia, ei korvata heitä