La DARPA sta inviando robot sottoterra per insegnare loro a salvare vite umane

Ti svegli sottoterra. Sei disidratato, ti pulsa la testa e c'è uno squarcio profondo sulla fronte che sanguina copiosamente. Forse sei bloccato in un sistema di caverne, intrappolato in uno stretto tunnel, con le braccia al tuo fianco. Forse sei incastrato in un canale di scolo che si sta lentamente riempiendo d'acqua. O forse è un pozzo minerario in cui la corrente è andata via, facendoti precipitare in una terrificante oscurità. Poi senti qualcosa. È solo debole, ma sai cosa significa: l'aiuto sta arrivando. Solo che non proviene da una squadra di soccorso umana. Dai rumori in lontananza sembra che la squadra di ricerca e salvataggio stia inviando i robot. Immediatamente il senso di sollievo lascia il posto a un sentimento di trepidazione. Con il tempo che stringe, e forse solo una possibilità per farlo bene, preghi che il robot che hanno scelto sia all'altezza del lavoro.

Questo scenario da incubo è uno di quelli che, si spera, non ti capiterà mai. Ma è un problema a cui la DARPA, l’Agenzia per i progetti di ricerca avanzata della difesa degli Stati Uniti, sta cercando disperatamente di trovare una risposta. E hanno stanziato 2 milioni di dollari per chiunque possa aiutarli.

Per capire come dovrebbe essere il perfetto robot di salvataggio sotterraneo, la DARPA ha organizzato una competizione, l'ultima della sua serie di Grandi Sfide. Chiamato il Sfida sotterranea (o “SubT”), questo concorso, che durerà fino al 2021, mira a scoprire il meglio che il mondo della robotica ha da offrire in termini di robot di salvataggio. Il concorso è aperto a tutti, dai ricercatori affermati di robotica a quelli che il Dr. Timothy Chung, Project Manager della DARPA, definisce “armeggiatori” autofinanziati provenienti da tutto il mondo. Tutto ciò di cui hai bisogno per avere la possibilità di vincere il premio a sette cifre è aver creato un robot in grado di mappare, navigare e cercare in una varietà di ambienti sotterranei complessi durante operazioni di combattimento urgenti o risposta a catastrofi scenari. Oltre a ciò, non esistono linee guida fisse su come dovrebbero apparire questi robot.

Il bando per i partecipanti ha suscitato un'enorme ondata di interesse e di iscrizioni. Questi vanno dai robot quadrupedi che camminano come il Robot ANYmal a quattro zampe Digital Trends si è occupata a lungo dei robot volanti che utilizzano il lidar, la tecnologia laser rimbalzata che aiuta le auto a guida autonoma a “vedere”. Di recente, le creazioni di 11 tra i migliori team internazionali di robotica sono andate sottoterra per essere messe alla prova nelle sfide più impegnative. ambienti.

Risolvere i grandi problemi

Per un’organizzazione il cui nome evoca immagini di oscura segretezza governativa, le Grandi Sfide della DARPA sono sorprendentemente pubbliche. Ed è proprio questo il punto. Dal 2004, la DARPA ha organizzato concorsi simili ogni anno, con l'obiettivo di offrire ai creatori di tutto il mondo mondo una spinta, sia monetaria che ispirazionale, nella direzione in cui sperano che la tecnologia si sviluppi In. I premi offerti sono, in sostanza, accordi di sponsorizzazione per la ricerca ad alto rendimento che colmano il divario tra ricerca fondamentale e strumenti per potenziali applicazioni militari.

Le Grandi Sfide possono sembrare bizzarre; proprio come il lavoro della DARPA su altri argomenti di ricerca stravaganti come proiettili autoguidati e spie-insetti cyborg. Ma spesso sembrano così solo perché l’area che stanno esplorando è nuovissima. Nel 2004, ad esempio, la DARPA ha promesso un premio di 1 milione di dollari per chiunque fosse riuscito a costruire un’auto in grado di percorrere da sola un percorso di 142 miglia attraverso il deserto del Mojave. La squadra "vincitrice" ha percorso meno di otto miglia in diverse ore prima di prendere fuoco e fermarsi tremando. Nello stesso anno, gli economisti del MIT e di Harvard Frank Levy e Richard Murnane hanno usato come esempio le auto a guida autonoma di un compito che difficilmente le macchine sarebbero mai riuscite a padroneggiare a causa della sua complessità. Un decennio e mezzo dopo, sappiamo il contrario. La Grand Challenge della DARPA ha contribuito a delineare una visione per veicoli autonomi, che ora sta dando i suoi frutti.

"Una delle cose a cui la DARPA è sempre interessata è cercare di identificare innovazioni rivoluzionarie", ha spiegato Chung. “A volte ciò avviene al di fuori dei percorsi tradizionali e dobbiamo cercare [modi per aprire] l’apertura da cui possono nascere tali innovazioni. Queste Grandi Sfide sono davvero fantastiche perché riescono a porre un problema molto audace e poi ad aprirlo al mondo. È un modo per creare entusiasmo [e anche ispirare] coloro che tradizionalmente non vengono allo scoperto per proporre [possibili soluzioni]”.

La SubT Challenge sembra altrettanto audace. In questo momento, l’idea di inviare un robot in una zona disastrata, al posto di un primo soccorritore in carne ed ossa, potrebbe sembrarti improbabile. Ho perso il conto del numero di volte in cui i ricercatori di robotica descrivere le applicazioni di “ricerca e salvataggio”. come giustificazione finale per una ricerca che spinge oltre i confini senza applicabilità immediata.

Ma ci sono buone ragioni per credere che i robot possano essere utilizzati in questo modo. Negli ultimi anni, a robot serpente che spara laser è stato utilizzato per contribuire allo smantellamento di una centrale nucleare in Europa, ricercata dall'esercito americano 3.000 robot scorpione pronti per il campo di battaglia per lo smaltimento delle bombe, e furono chiamati in servizio droni e un robot chiamato Colossus aiutare a combattere un enorme incendio presso la cattedrale di Notre Dame a Parigi. In tutti questi casi, i robot sono stati la prima linea d’azione. Per quanto la gente si preoccupi macchine che rubano posti di lavoro umani, ognuno di questi rappresenta una situazione in cui gli esseri umani stanno mettendo a rischio la propria sicurezza, o addirittura la vita, entrando in scenari pericolosi.

“Non vogliamo inviare robot solo per il bene dei robot”, ha detto Chung. “Piuttosto, ci sono informazioni che possono fornire e raccogliere, senza che gli esseri umani debbano essere messi a rischio”. È qui che secondo lui la SubT Challenge contribuisce davvero.

“Fondamentalmente siamo interessati ad aiutare in quelle situazioni in cui, se c’è un modo, possiamo ridurre esposizione delle persone ai rischi in questi ambienti pericolosi, c’è un contributo da dare”, ha continuò. “Negli scenari di ricerca e salvataggio, anche se si tratta semplicemente di tenere lontane le persone mentre ci sono informazioni da accumulare, [i robot possono essere inviato] per generare quel primo sguardo: dove ci sono pericoli, dove ci sono sacche di aria fresca, dove ci sono strutture strutturali instabilità. Tutte queste informazioni aiutano i soccorritori umani a rispondere in modo più efficace”.

Andare sottoterra

La SubT Challenge ha appena completato la sua prima fase. Avendo luogo per quattro giorni in agosto in un sistema minerario dismesso a Pittsburgh, in Pennsylvania, la DARPA ha creato uno scenario di disastro simulato per mettere alla prova i robot partecipanti. Chung l'ha descritta come una "audace caccia al tesoro sotterranea" in cui i robot dovevano viaggiare attraverso un grande sistema minerario, popolato da oggetti come manichini termici che rappresentano i sopravvissuti. I robot che hanno partecipato includevano 20 veicoli aerei senza pilota, 64 robot terrestri e un robot dirigibile autonomo chiamato Duckiefloat.

“L’idea è che squadre di robot debbano attraversare, superare, a volte identificare nuovi percorsi, per andare a trovare quegli artefatti”, ha detto. “Per ogni artefatto trovato, guadagnano un punto. Le squadre che ottengono il maggior numero di punti entro il tempo assegnato sono le vincitrici della competizione.

È stata una sfida difficile. "Le squadre di robot hanno iniziato da un ingresso, e questa è davvero l'unica informazione che avevano sull'intera miniera", ha spiegato. “Questi erano sconosciuti a loro. Non abbiamo fornito loro alcuna informazione o mappa preventiva”.

Il gruppo vincitore in questa occasione è stato il Team Explorer, una collaborazione tra Carnegie Mellon e Oregon State University. I robot del team sono stati in grado di scoprire 25 artefatti su 40 in condizioni difficili, tra cui molta acqua e fango. Team Explorer ha progettato e costruito due veicoli terrestri e due droni creati appositamente per operare nelle miniere. Un altro gruppo che si è comportato bene è stato il Team CoSTAR, un potente equipaggio composto dal Jet Propulsion Laboratory della NASA, dal MIT, dal Caltech e vari altri. Alla fine, i robot di CoSTAR sono riusciti a scoprire 11 dei 40 artefatti: non esattamente un risultato netto, ma neanche un brutto risultato.

Questo è ben lungi dall'essere la fine della competizione. Nel febbraio 2020, la prossima SubT Challenge si svolgerà in un cosiddetto Circuito Urbano. "Si può immaginare che si tratti di qualsiasi cosa, da una stazione di transito di tipo metropolitano a infrastrutture come scarichi o fogne", ha detto Chung. "Questi sono tutti i tipi di ambienti urbani sotterranei in cui potrebbe verificarsi un'emergenza." (Questo circuito urbano è ciò che DARPA ha recentemente pubblicato un tweet per, richiedendo l'accesso a "un ambiente sotterraneo creato dall'uomo che si estende su diversi isolati" che include "una disposizione complessa e più piani, inclusi atri, tunnel e trombe delle scale".)

Successivamente ci sarà un circuito in grotta nell'agosto 2020, in cui i robot partecipanti dovranno confrontarsi con l'imprevedibilità degli ambienti sotterranei naturali. La competizione si concluderà nell’agosto 2021, con un “Evento finale” che incorporerà tutti e tre i sottodomini in un unico grande percorso. Al vincitore verrà poi assegnato il premio in denaro di 2 milioni di dollari.

"Uno degli aspetti divertenti della SubT Challenge è che il fatto che una soluzione funzioni bene in un circuito non significa necessariamente che funzionerà bene nei circuiti futuri", ha affermato Chung. “Questo perché la diversità degli ambienti si presta a soluzioni potenzialmente molto diverse. Ad esempio, sul circuito urbano, possiamo prevedere molta più verticalità, dove essere semplicemente un robot di terra potrebbe non essere sufficiente. Nel circuito delle caverne, [nel frattempo], ci saranno molte irregolarità dovute alla creatività di madre natura”.

Sembra divertente? Scommetti! È una sfida tecnica enorme da superare? Assolutamente! Ma la preziosa ricerca derivante da questo progetto potrebbe un giorno essere utilizzata per salvare la vita delle persone? Questo è ciò su cui contano tutti.

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