DARPA wysyła roboty pod ziemię, aby nauczyły je ratować życie

Budzisz się pod ziemią. Jesteś odwodniony, głowa pulsuje, a na czole znajduje się głęboka rana, z której mocno krwawi. Może utknąłeś w systemie jaskiń, uwięziony w wąskim tunelu, z rękami u boku. Być może utknąłeś w studzience burzowej, która powoli wypełnia się wodą. A może jest to szyb kopalniany, w którym zabrakło prądu i pogrążasz się w przerażającej ciemności. Wtedy coś usłyszysz. Jest słabo, ale wiesz, co to znaczy: pomoc jest w drodze. Tylko że to nie jest wiadomość od ludzkiego zespołu ratunkowego. Z dudniących dźwięków w oddali wynika, że ​​zespół poszukiwawczo-ratowniczy wysyła roboty. Natychmiast uczucie ulgi ustępuje miejsca niepokojowi. Czas ucieka, a może jest tylko jedna szansa, aby to zrobić dobrze, modlisz się, aby wybrany przez nich robot stanął na wysokości zadania.

Ten koszmarny scenariusz to taki, który, miejmy nadzieję, nigdy Cię nie spotka. Ale jest to problem, na który DARPA, amerykańska Agencja Zaawansowanych Projektów Badawczych w dziedzinie Obronności, desperacko próbuje znaleźć odpowiedź. Mają też przeznaczone 2 miliony dolarów dla każdego, kto może im pomóc.

Aby dowiedzieć się, jak powinien wyglądać idealny podziemny robot ratowniczy, DARPA zorganizowała konkurs, najnowszy z serii Wielkich Wyzwań. Nazywany Wyzwanie podziemne (lub „SubT”)Celem tego konkursu – trwającego do 2021 r. – jest odkrycie najlepszych rozwiązań, jakie świat robotyki ma do zaoferowania w zakresie botów ratowniczych. W konkursie może wziąć udział każdy, od uznanych badaczy robotyki po osoby, które według kierownika projektu DARPA, dr Timothy Chung, są samofinansującymi się „majsterkowiczami” z całego świata. Aby mieć szansę na zgarnięcie siedmiocyfrowej nagrody, wystarczy stworzyć robota, który potrafi mapować, nawigować i przeszukiwać różnorodne złożone podziemne środowiska podczas operacji bojowych, w których liczy się czas lub podczas reagowania na katastrofy scenariusze. Poza tym nie ma ustalonych wytycznych dotyczących tego, jak powinny wyglądać te roboty.

Zaproszenie do zgłaszania uczestników spowodowało ogromny wzrost zainteresowania i zgłoszeń. Należą do nich chodzące czworonożne roboty, takie jak czworonożny robot ANYmal W serwisie Digital Trends obszernie omówiono latające roboty korzystające z lidaru – technologii lasera odbitego, która pomaga „widzieć” samochodom autonomicznym. Niedawno dzieła 11 czołowych międzynarodowych zespołów zajmujących się robotyką zeszły do ​​podziemia, aby zostać poddane testom w najbardziej wymagającym środowiska.

Rozwiązywanie dużych problemów

Jak na organizację, której nazwa przywołuje obrazy niejasnej tajemnicy rządowej, Wielkie Wyzwania DARPA są zaskakująco publiczne. I o to właśnie chodzi. Od 2004 roku DARPA co roku organizuje podobne konkursy, których celem jest umożliwienie twórcom z całego świata światu impuls, zarówno finansowy, jak i inspirujący, w kierunku, w jakim mają nadzieję rozwijać technologię W. Oferowane nagrody to w istocie umowy sponsorskie na wysokopłatne badania, zasypujące przepaść pomiędzy badaniami podstawowymi a narzędziami do potencjalnych zastosowań wojskowych.

Wielkie wyzwania mogą wydawać się szalone; podobnie jak praca DARPA nad innymi dziwacznymi tematami badawczymi, takimi jak samonaprowadzające się kule i cyborgi-owadzie-szpiedzy. Ale często wyglądają tak tylko dlatego, że obszar, który eksplorują, jest tak nowy. Na przykład w 2004 roku DARPA obiecała nagrodę w wysokości 1 miliona dolarów dla każdego, kto zbuduje samochód, który będzie w stanie samodzielnie pokonać 250-kilometrową trasę przez pustynię Mojave. „Zwycięska” drużyna pokonała niecałe osiem mil w kilka godzin, po czym zapaliła się i zatrzymała z drżeniem. W tym samym roku ekonomiści z MIT i Harvardu Frank Levy i Richard Murnane jako przykład wykorzystali samochody autonomiczne zadania, którego maszyny prawdopodobnie nigdy nie mogłyby opanować ze względu na jego złożoność. Półtora dekady później wiemy, że jest inaczej. Wielkie wyzwanie DARPA pomogło opracować wizję pojazdy autonomiczne, co teraz owocuje.

„Jedną z rzeczy, którymi zawsze interesuje się DARPA, jest poszukiwanie przełomowych innowacji” – wyjaśnił Chung. „Czasami dzieje się to poza tradycyjnymi ścieżkami i musimy szukać [sposób otwarcia] przestrzeni, w której mogą pojawić się te innowacje. Te Wielkie Wyzwania są naprawdę fantastyczne, ponieważ umożliwiają postawienie bardzo śmiałego problemu, a następnie otwarcie go na świat. Jest to sposób zarówno na wywołanie emocji [a także zainspirowanie] tych, którzy tradycyjnie nie przedstawiliby [możliwych rozwiązań]”.

Wyzwanie SubT brzmi podobnie odważnie. W tej chwili pomysł wysłania robota do strefy katastrofy w miejsce osoby udzielającej pierwszej pomocy z krwi i kości może wydawać się mało prawdopodobny. Straciłem rachubę, ile razy badacze robotyki to robili opisują zastosowania „poszukiwawczo-ratownicze”. jako ostateczne uzasadnienie badań przesuwających granice, które nie mają bezpośredniego zastosowania.

Istnieją jednak uzasadnione podstawy, aby sądzić, że roboty można wykorzystać w ten sposób. W ostatnich latach A Wąż-robot strzelający laserem został wykorzystany do pomocy w likwidacji elektrowni jądrowej w Europie – poszukiwała armia amerykańska 3000 robotów skorpionów gotowych do walki na polu bitwy do usuwania bomb, do służby wezwano drony i robota o nazwie Colossus pomóż w walce z ogromnym pożarem w katedrze Notre Dame w Paryżu. We wszystkich tych przypadkach pierwszym krokiem były roboty. O ile ludzie się martwią maszyny kradnące ludziom pracękażdy z nich przedstawia sytuację, w której ludzie ryzykują swoje bezpieczeństwo, a nawet życie, wchodząc w niebezpieczne scenariusze.

„Nie chcemy wysyłać robotów tylko dla samego robota” – powiedział Chung. „Wręcz przeciwnie, istnieją informacje, które mogą dostarczyć i zebrać bez narażania ludzi na ryzyko”. W tym właśnie miejscu uważa, że ​​SubT Challenge naprawdę się przyczynia.

„Zasadniczo jesteśmy zainteresowani pomocą w sytuacjach, w których, jeśli jest to w jakikolwiek sposób, możemy zmniejszyć narażenia ludzi na ryzyko w tych niebezpiecznych środowiskach, należy wnieść swój wkład” – stwierdził nieprzerwany. „W scenariuszach poszukiwań i ratownictwa, nawet jeśli chodzi po prostu o trzymanie ludzi z daleka, podczas gdy istnieją informacje, które należy zgromadzić, [roboty mogą zostać wysłany], aby wygenerować to pierwsze spojrzenie: gdzie występują zagrożenia, gdzie są kieszenie świeżego powietrza, gdzie występują problemy strukturalne niestabilność. Wszystkie te informacje pomagają ratownikom skuteczniej reagować”.

Iść pod ziemię

Wyzwanie SubT właśnie zakończyło pierwszą fazę. Odbywająca się w sierpniu przez cztery dni w nieistniejącej już kopalni w Pittsburghu w Pensylwanii DARPA stworzyła symulowany scenariusz katastrofy, aby przetestować roboty biorące udział w projekcie. Chung opisał to jako „odważne podziemne polowanie na padlinożerców”, podczas którego roboty musiały przedostać się przez duży system kopalni, w którym znajdowały się takie obiekty, jak termiczne manekiny przedstawiające ocalałych. Wśród robotów, które wzięły udział, znalazło się 20 bezzałogowych statków powietrznych, 64 roboty naziemne i jeden autonomiczny robot sterowiec o nazwie Duckiefloat.

„Chodzi o to, że zespoły robotów muszą przemierzać, pokonywać, a czasami identyfikować nowe ścieżki, aby znaleźć te artefakty” – powiedział. „Za każdy znaleziony artefakt zdobywają punkt. Zwycięzcami konkursu są drużyny, które w wyznaczonym czasie zdobędą najwięcej punktów.”

To było trudne wyzwanie. „Zespoły robotów zaczynały od jednego wejścia i to właściwie wszystkie informacje, jakie posiadały na temat całej kopalni” – wyjaśnił. „Były one im nieznane. Nie przekazaliśmy im żadnych wcześniejszych informacji ani map”.

Zwyciężyła grupa Team Explorer, będąca owocem współpracy Carnegie Mellon i Oregon State University. Roboty zespołu były w stanie odkryć 25 z 40 artefaktów w trudnych warunkach, w tym w dużej ilości wody i błota. Team Explorer zaprojektował i zbudował dwa pojazdy naziemne i dwa drony stworzone specjalnie do pracy w kopalniach. Inną grupą, która wypadła dobrze, był Team CoSTAR, potężna załoga składająca się z Laboratorium Napędów Odrzutowych NASA, MIT, Caltech i wielu innych. Ostatecznie roboty CoSTAR były w stanie odkryć 11 z 40 artefaktów: nie do końca dokładnie, ale też nieźle.

To jeszcze daleko od zakończenia rywalizacji. W lutym 2020 r. kolejne zawody SubT Challenge odbędą się na tzw. torze miejskim. „Można sobie wyobrazić, że jest to wszystko, od stacji tranzytowej typu metra po infrastrukturę, taką jak kanały burzowe lub kanały ściekowe” – powiedział Chung. „Są to wszelkiego rodzaju środowiska podziemne, miejskie, w których może wystąpić sytuacja awaryjna”. (Ten obwód miejski jest tym, co DARPA niedawno opublikował tweeta dlaz prośbą o dostęp do „stworzonego przez człowieka podziemnego środowiska obejmującego kilka przecznic miejskich”, które obejmuje „złożony układ i wiele pięter, w tym atria, tunele i klatki schodowe”).

Następnie w sierpniu 2020 r. odbędzie się tor jaskiniowy, w którym uczestniczące roboty będą musiały stawić czoła nieprzewidywalności naturalnego środowiska podziemnego. Konkurs zakończy się w sierpniu 2021 r. „Wydarzeniem finałowym”, które połączy wszystkie trzy subdomeny w jedną gigantyczną ścieżkę. Zwycięzca otrzyma następnie nagrodę pieniężną w wysokości 2 milionów dolarów.

„Jedną z najzabawniejszych części zawodów SubT Challenge jest to, że to, że jedno rozwiązanie sprawdza się dobrze na jednym torze, nie musi koniecznie oznaczać, że sprawdzi się dobrze na przyszłych torach” – powiedział Chung. „Dzieje się tak, ponieważ różnorodność środowisk sprzyja potencjalnie zupełnie różnym rozwiązaniom. Na przykład na torze miejskim możemy spodziewać się znacznie większej pionowości, gdzie samo bycie robotem naziemnym może nie wystarczyć. [W międzyczasie] na torze jaskiniowym będzie wiele nieprawidłowości spowodowanych kreatywnością matki natury.

Czy to brzmi zabawnie? Zakład! Czy jest to ogromne wyzwanie techniczne do pokonania? Absolutnie! Ale czy cenne badania wynikające z tego projektu pewnego dnia będą mogły zostać wykorzystane do ratowania życia ludzi? Na to wszyscy liczą.

Zalecenia redaktorów

• Poznaj Xenoboty: żywe, biologiczne maszyny, które mogą zrewolucjonizować robotykę
• Dobry w StarCrafta? DARPA chce szkolić roboty wojskowe za pomocą fal mózgowych
• NASA potrzebuje Twojej pomocy w opracowywaniu autonomicznych robotów do eksploracji innych światów
• Zwijający się „robot” może zaoszczędzić miejsce parkingowe w Czarny Piątek
• Moxi, „przyjazny” robot szpitalny, chce pomagać pielęgniarkom, a nie je zastępować