La DARPA envoie des robots sous terre pour leur apprendre à sauver des vies

Vous vous réveillez sous terre. Vous êtes déshydraté, votre tête vous fait mal et vous avez une profonde entaille sur le front qui saigne abondamment. Peut-être êtes-vous coincé dans un système de grottes, coincé dans un tunnel étroit, les bras à vos côtés. Peut-être êtes-vous coincé dans un égout pluvial qui se remplit lentement d’eau. Ou peut-être s’agit-il d’un puits de mine où l’électricité a été coupée, vous plongeant dans une obscurité terrifiante. Ensuite, vous entendez quelque chose. C’est seulement faible, mais vous savez ce que cela signifie: l’aide est en route. Seulement, il ne s’agit pas d’une équipe de secours humaine. D'après les grondements au loin, il semble que l'équipe de recherche et de sauvetage envoie les robots. Immédiatement, votre sentiment de soulagement cède la place à un sentiment d’appréhension. Alors que le temps presse et qu’il n’y a peut-être qu’une seule chance de réussir, vous priez pour que le robot qu’ils ont choisi soit à la hauteur.

Ce scénario cauchemardesque ne vous arrivera jamais, espérons-le. Mais c’est une question à laquelle la DARPA, l’agence américaine pour les projets de recherche avancée en matière de défense, tente désespérément de trouver une réponse. Et ils ont réservé 2 millions de dollars à quiconque pourra les aider.

Pour déterminer à quoi devrait ressembler le robot de sauvetage souterrain parfait, la DARPA a organisé un concours, le dernier de sa série de Grands Défis. Appelé le Défi souterrain (ou « SubT »), ce concours – qui se déroule jusqu'en 2021 – vise à découvrir le meilleur que le monde de la robotique a à offrir en matière de robots de sauvetage. Le concours est ouvert à tous, depuis les chercheurs confirmés en robotique jusqu'à ce que le directeur du projet DARPA, le Dr Timothy Chung, qualifie de « bricoleurs » autofinancés du monde entier. Tout ce dont vous avez besoin pour tenter de remporter le prix à sept chiffres est d'avoir créé un robot capable de cartographier, naviguer et rechercher une variété d'environnements souterrains complexes lors d'opérations de combat urgentes ou d'intervention en cas de catastrophe scénarios. Au-delà de cela, il n’existe pas de directives précises sur l’apparence de ces robots.

L’appel à candidatures a suscité une vague massive d’intérêt et de candidatures. Ceux-ci vont des robots quadrupèdes ambulants comme le robot ANYmal à quatre pattes Digital Trends a longuement abordé les robots volants qui utilisent le lidar, la technologie laser rebondie qui aide les voitures autonomes à « voir ». Récemment, les créations de 11 des plus grandes équipes internationales de robotique sont entrées dans la clandestinité pour être mises à l'épreuve dans les conditions les plus difficiles. environnements.

Résoudre les gros problèmes

Pour une organisation dont le nom évoque des images de secrets gouvernementaux obscurs, les Grands Défis de la DARPA sont étonnamment publics. Et c’est exactement le point. Depuis 2004, la DARPA organise des concours similaires chaque année environ, dans le but de donner aux créateurs du monde entier monde un coup de pouce, à la fois monétaire et inspirant, dans la direction dans laquelle ils espèrent que la technologie se développera dans. Les prix offerts sont essentiellement des accords de parrainage pour des recherches à haut rendement, comblant le fossé entre la recherche fondamentale et les outils destinés à des applications militaires potentielles.

Les Grands Défis peuvent paraître loufoques; tout comme le travail de la DARPA sur d’autres sujets de recherche étranges comme balles autoguidées et espions insectes cyborgs. Mais ils semblent souvent ainsi uniquement parce que le domaine qu’ils explorent est si nouveau. En 2004, par exemple, la DARPA a promis un prix d’un million de dollars à quiconque serait capable de construire une voiture capable de parcourir toute seule un parcours de 230 km à travers le désert de Mojave. L'équipe « gagnante » a parcouru moins de huit milles en plusieurs heures avant de prendre feu et de s'arrêter en tremblant. La même année, les économistes du MIT et de Harvard Frank Levy et Richard Murnane utilisé des voitures autonomes comme exemple d'une tâche que les machines ne parviendraient probablement jamais à maîtriser en raison de sa complexité. Une décennie et demie plus tard, nous constatons le contraire. Le Grand Challenge de la DARPA a contribué à définir une vision pour véhicules autonomes, qui porte désormais ses fruits.

"L'une des choses qui intéresse toujours la DARPA est d'essayer d'identifier des innovations révolutionnaires", a expliqué Chung. « Parfois, cela se produit en dehors des voies traditionnelles, et nous devons chercher des moyens d’ouvrir l’ouverture par laquelle ces innovations peuvent surgir. Ces Grands Défis sont vraiment fantastiques car ils peuvent poser un problème très audacieux et ensuite l'ouvrir au monde. C’est une façon à la fois de créer de l’enthousiasme [et aussi d’inspirer] ceux qui, traditionnellement, ne viennent pas proposer des [solutions possibles].

Le SubT Challenge semble tout aussi audacieux. À l’heure actuelle, l’idée d’envoyer un robot dans une zone sinistrée, à la place d’un premier intervenant en chair et en os, peut vous sembler improbable. J'ai perdu la trace du nombre de fois où les chercheurs en robotique décrire les applications de « recherche et sauvetage » comme justification éventuelle d’une recherche repoussant les limites sans applicabilité immédiate.

Mais il y a de bonnes raisons de croire que les robots peuvent être utilisés de cette manière. Ces dernières années, un robot serpent tirant au laser a été utilisé pour aider à démanteler une centrale nucléaire en Europe, l'armée américaine a recherché 3 000 robots scorpions prêts pour le champ de bataille pour la neutralisation des bombes, et des drones et un robot appelé Colossus ont été mis en service pour aidez à combattre un énorme incendie à la Cathédrale Notre-Dame de Paris. Dans tous ces cas, les robots ont été la première ligne d’action. Autant les gens s'inquiètent des machines volent des emplois humains, chacun d’eux représente une situation dans laquelle les humains risquent leur sécurité, voire leur vie, en se lançant dans des scénarios dangereux.

"Nous ne voulons pas envoyer des robots juste pour le plaisir des robots", a déclaré Chung. "Au contraire, ils peuvent fournir et recueillir des informations, sans que les humains ne soient mis en danger." C’est là qu’il voit le SubT Challenge vraiment apporter sa contribution.

« Fondamentalement, nous souhaitons aider dans les situations où, s'il existe un moyen de réduire l’exposition des personnes aux risques dans ces environnements dangereux, il y a une contribution à apporter », a-t-il déclaré. a continué. « Dans les scénarios de recherche et de sauvetage, même s’il s’agit simplement d’empêcher les gens d’entrer alors qu’il y a des informations à accumuler, [les robots peuvent être envoyé] pour générer ce premier aperçu: là où il y a des dangers, là où il y a des poches d'air frais, là où il y a des structures instabilité. Toutes ces informations aident les intervenants humains à réagir plus efficacement.

Aller sous terre

Le SubT Challenge vient de terminer sa première phase. Se déroulant sur une période de quatre jours en août dans un système minier abandonné à Pittsburgh, en Pennsylvanie, la DARPA a créé un scénario de catastrophe simulé pour mettre les robots participants à l'épreuve. Chung l'a décrit comme une « chasse au trésor souterraine audacieuse » dans laquelle les robots devaient parcourir un vaste système de mines, peuplé d'objets tels que des mannequins thermiques représentant des survivants. Les robots participants comprenaient 20 véhicules aériens sans pilote, 64 robots au sol et un robot dirigeable autonome appelé Duckiefloat.

"L'idée est que des équipes de robots doivent parcourir, surmonter, parfois identifier de nouveaux chemins, pour aller chercher ces artefacts", a-t-il déclaré. « Pour chaque artefact trouvé, ils marquent un point. Les équipes qui marquent le plus de points dans le temps imparti sont les vainqueurs du concours.

C'était un défi délicat. "Les équipes de robots ont commencé par une entrée, et c'est en réalité toutes les informations dont elles disposaient sur l'ensemble de la mine", a-t-il expliqué. «Ceux-là leur étaient inconnus. Nous ne leur avons fourni aucune information ni carte préalable.

Le groupe gagnant à cette occasion était Team Explorer, une collaboration entre Carnegie Mellon et l'Oregon State University. Les robots de l’équipe ont pu découvrir 25 des 40 artefacts dans des conditions difficiles, notamment avec beaucoup d’eau et de boue. Team Explorer a conçu et construit deux véhicules terrestres et deux drones créés spécifiquement pour opérer dans les mines. Un autre groupe qui a bien performé était l’équipe CoSTAR, un équipage puissant composé du Jet Propulsion Laboratory de la NASA, du MIT, de Caltech et de divers autres. Au final, les robots de CoSTAR ont pu découvrir 11 des 40 artefacts: ce n’est pas exactement un balayage net, mais ce n’est pas non plus un mauvais résultat.

C'est loin d'être la fin de la compétition. En février 2020, le prochain SubT Challenge aura lieu dans un circuit dit urbain. "Vous pouvez imaginer que cela puisse aller d'une station de transport en commun de type métro à des infrastructures comme des égouts pluviaux ou des égouts", a déclaré Chung. « Il s’agit de tous types d’environnements urbains souterrains où une urgence peut survenir. » (Ce circuit urbain est ce que DARPA a récemment publié un tweet pour, demandant l’accès à « un environnement souterrain créé par l’homme s’étendant sur plusieurs pâtés de maisons » qui comprend « un agencement complexe et plusieurs étages, y compris des atriums, des tunnels et des cages d’escalier. »)

Viennent ensuite un Cave Circuit en août 2020, au cours duquel les robots participants devront affronter l'imprévisibilité des environnements souterrains naturels. Le concours devrait se terminer en août 2021, avec un « événement final » qui intègre les trois sous-domaines sur une seule piste géante. Le gagnant recevra ensuite un prix de 2 millions de dollars.

"L'un des aspects amusants du SubT Challenge est que le fait qu'une solution fonctionne bien dans un circuit ne signifie pas nécessairement qu'elle fonctionnera bien dans les circuits futurs", a déclaré Chung. « C’est parce que la diversité des environnements se prête à des solutions potentiellement très différentes. Par exemple, sur le Circuit Urbain, on peut s’attendre à beaucoup plus de verticalité, là où le simple fait d’être un robot au sol ne suffit pas. Sur le circuit des grottes, [pendant ce temps], il y aura beaucoup d’irrégularités dues à la créativité de mère nature.

Est-ce que ça a l'air amusant? Tu paries! Est-ce un énorme défi technique à relever? Absolument! Mais les précieuses recherches issues de ce projet pourraient-elles un jour être utilisées pour sauver des vies? C’est sur cela que tout le monde compte.

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