DARPA trimite roboți în subteran pentru a-i învăța să salveze vieți

Te trezești sub pământ. Ești deshidratat, îți trezește capul și există o tăietură adâncă pe frunte care sângerează abundent. Poate că ești blocat într-un sistem de peșteri, prins într-un tunel îngust, cu brațele lângă tine. Poate că ești blocat într-un canal de scurgere care se umple încet cu apă. Sau poate este un puț de mină în care puterea s-a oprit, cufundându-te într-o întuneric terifiant. Atunci auzi ceva. Este doar slab, dar știi ce înseamnă: ajutorul este pe drum. Numai că nu este de la o echipă de salvare umană. Din zgomotele de la distanță, se pare că echipa de căutare și salvare trimite roboții. Imediat, sentimentul tău de ușurare lasă loc unui sentiment de trepidare. Odată cu expirarea timpului și poate doar o șansă de a face acest lucru corect, te rogi ca robotul pe care l-au ales să fie la înălțime.

Acest coșmar al unui scenariu este unul care, sperăm, nu te va întâmpla niciodată. Dar este unul la care DARPA, Agenția de Proiecte Avansate de Cercetare pentru Apărare a Statelor Unite, încearcă cu disperare să găsească un răspuns. Și au 2 milioane de dolari alocați pentru oricine îi poate ajuta.

Pentru a afla cum ar trebui să arate robotul perfect de salvare subteran, DARPA a organizat o competiție, cea mai recentă din seria sa de Mari Provocări. Numit Provocare subterană (sau „SubT”), acest concurs – care se desfășoară până în 2021 – își propune să descopere tot ce este mai bun pe care lumea robotică are de oferit în ceea ce privește roboții de salvare. Competiția este deschisă tuturor, de la cercetători consacrați în domeniul roboticii până la ceea ce managerul de proiect DARPA, Dr. Timothy Chung, se referă la „făcători” autofinanțați din întreaga lume. Tot ce trebuie să fii pentru a obține premiul cu șapte cifre este să fi creat un robot capabil să cartografieze, navigați și căutați o varietate de medii subterane complexe în timpul operațiunilor de luptă sensibile la timp sau răspunsului la dezastre scenarii. Dincolo de asta, nu există linii directoare fixe despre cum ar trebui să arate acești roboți.

Apelul pentru participanți a dus la o mare valuri de interes și de înscrieri. Aceștia variază de la roboți patrupede, cum ar fi robot cu patru picioare ANYmal Digital Trends a acoperit pe larg roboții zburători care folosesc lidar, tehnologia laser cu revărsare care ajută mașinile care se conduc singure să „vadă”. Recent, creațiile a 11 dintre cele mai importante echipe internaționale de robotică au intrat în subteran pentru a fi puse la încercare în cea mai dificilă medii.

Rezolvarea marilor probleme

Pentru o organizație al cărei nume invocă imagini ale secretului guvernamental umbră, Marile Provocări ale DARPA sunt surprinzător de publice. Și tocmai acesta este ideea. Din 2004, DARPA a organizat concursuri similare în fiecare an și ceva, cu scopul de a oferi creatorilor în jurul valorii de lume un ghiont, atât monetar, cât și inspirațional, în direcția în care speră că tehnologia se va dezvolta în. Premiile oferite sunt, în esență, oferte de sponsorizare pentru cercetare cu profituri mari, care realizează o punte între cercetarea fundamentală și instrumente pentru potențiale aplicații militare.

Marile provocări pot părea ciudate; la fel ca munca DARPA în alte subiecte de cercetare ciudate, cum ar fi gloanțe de auto-ghidare și spioni insecte cyborg. Dar adesea par așa doar pentru că zona pe care o explorează este atât de nouă. În 2004, de exemplu, DARPA a promis un premiu de 1 milion de dolari pentru oricine ar putea construi o mașină care ar putea conduce singură pe o rută de 142 de mile prin deșertul Mojave. Echipa „învingătoare” a făcut mai puțin de opt mile în câteva ore înainte de a lua foc și de a se opri. În același an, economiștii de la MIT și Harvard Frank Levy și Richard Murnane a folosit ca exemplu mașini cu conducere autonomă a unei sarcini pe care mașinile era puțin probabil să o stăpânească vreodată din cauza complexității sale. Un deceniu și jumătate mai târziu, știm altceva. Marea Provocare a DARPA a ajutat la elaborarea unei viziuni pentru vehicule autonome, care acum dă roade.

„Unul dintre lucrurile de care DARPA este întotdeauna interesat este să încerce să identifice inovații revoluționare”, a explicat Chung. „Uneori, asta se întâmplă în afara căilor tradiționale și trebuie să căutăm [modalități de a deschide] deschiderea în care pot apărea acele inovații. Aceste Mari Provocări sunt cu adevărat fantastice pentru a putea pune o problemă foarte îndrăzneață și apoi pentru a o deschide lumii. Este o modalitate atât de a crea entuziasm [și, de asemenea, de a-i inspira] pe cei care în mod tradițional nu vin să propună [soluții posibile]”.

Provocarea SubT sună la fel de îndrăzneață. Chiar acum, ideea de a trimite un robot într-o zonă de dezastru, în locul unui prim răspuns în carne și oase, vă poate părea puțin probabilă. Am pierdut evidența numărului de ori în care cercetătorii în robotică descrie aplicații de „căutare și salvare”. ca o eventuală justificare pentru cercetarea care depășește limitele fără aplicabilitate imediată.

Dar există motive întemeiate să credem că roboții pot fi folosiți în acest fel. În ultimii ani, a robot șarpe care tragă cu laser a fost folosit pentru a ajuta la dezafectarea unei centrale nucleare din Europa, armata SUA a căutat-o 3.000 de roboți scorpioni pregătiți pentru câmpul de luptă pentru eliminarea bombelor, iar drone și un robot numit Colossus au fost chemați în serviciu ajută la lupta împotriva unui incendiu masiv la Catedrala Notre Dame din Paris. În toate aceste cazuri, roboții au fost primul curs de acțiune. Oricât de mult se îngrijorează oamenii mașini care fură locuri de muncă umane, fiecare dintre acestea reprezintă o situație în care oamenii își riscă siguranța, sau chiar viața, intrând în scenarii periculoase.

„Nu vrem să trimitem roboți doar de dragul roboților”, a spus Chung. „Mai degrabă, există informații pe care le pot furniza și aduna, fără ca oamenii să fie expuși riscului.” Aici vede că Provocarea SubT contribuie cu adevărat.

„În principiu, suntem interesați să ajutăm în acele situații în care, dacă există vreo modalitate, putem reduce expunerea oamenilor la riscuri în aceste medii periculoase, există o contribuție de făcut”, el a continuat. „În scenariile de căutare și salvare, chiar dacă pur și simplu îi ține pe oameni afară în timp ce există informații care trebuie acumulate, [roboții pot să fie trimis în] pentru a genera acea primă privire: unde există pericole, unde există buzunare de aer proaspăt, unde există instabilitate. Toate aceste informații îi ajută pe cei care răspund uman să răspundă mai eficient.”

Merg în subteran

Provocarea SubT tocmai și-a încheiat prima fază. Desfășurat pe o perioadă de patru zile în august, într-un sistem de mină defunct din Pittsburgh, Pennsylvania, DARPA a creat un scenariu de dezastru simulat pentru a-i pune pe roboți în curs. Chung a descris-o ca fiind o „vânătoare subterană îndrăzneață” în care roboții trebuiau să călătorească printr-un sistem de mine mare, populat de obiecte precum manechinele termice reprezentând supraviețuitori. Roboții care au participat au inclus 20 de vehicule aeriene fără pilot, 64 de roboți de sol și un robot dirigibilis autonom numit Duckiefloat.

„Ideea este că echipele de roboți trebuie să traverseze, să depășească, uneori să identifice noi căi, pentru a merge și a găsi acele artefacte”, a spus el. „Pentru fiecare artefact găsit, ei obțin un punct. Echipele care obțin cele mai multe puncte în timpul alocat sunt câștigătoarele competiției.”

A fost o provocare dificilă. „Echipele de roboți au început la o singură intrare și asta este de fapt toate informațiile pe care le aveau despre întreaga mină”, a explicat el. „Acestea le erau necunoscute. Nu le-am furnizat nicio informație sau hărți prealabile.”

Grupul câștigător cu această ocazie a fost Team Explorer, o colaborare între Carnegie Mellon și Oregon State University. Roboții echipei au reușit să descopere 25 din 40 de artefacte în condiții dure, inclusiv multă apă și noroi. Team Explorer a proiectat și construit două vehicule terestre și două drone create special pentru a opera în mine. Un alt grup care a avut performanțe bune a fost Team CoSTAR, un echipaj puternic format din Jet Propulsion Laboratory al NASA, MIT, Caltech și diverși alții. În cele din urmă, roboții lui CoSTAR au reușit să descopere 11 din cele 40 de artefacte: nu tocmai o matură curată, dar nici o prezentare proastă.

Este departe de finalul competiției. În februarie 2020, următoarea Provocare SubT va avea loc într-un așa-numit Circuit Urban. „Vă puteți imagina că este orice, de la o stație de tranzit de tip metrou la infrastructură, cum ar fi canalele pluviale sau canalizare”, a spus Chung. „Acestea sunt toate tipurile de medii care sunt medii urbane subterane în care ar putea apărea o urgență.” (Acest circuit urban este ceea ce DARPA a lansat recent un tweet pentru, solicitând acces la „mediu subteran creat de om, care se întinde pe mai multe blocuri”, care include „un aspect complex și mai multe etaje, inclusiv atriumuri, tuneluri și case de scări.”

După aceea, va avea loc un Circuit Cave în august 2020, în care roboții participanți trebuie să se confrunte cu imprevizibilitatea mediului natural subteran. Competiția se va încheia în august 2021, cu un „Eveniment final” care încorporează toate cele trei subdomenii într-o singură pistă gigantică. Câștigătorul va primi apoi premiul în bani de 2 milioane de dolari.

„Una dintre părțile distractive ale SubT Challenge este doar pentru că o soluție funcționează bine într-un singur circuit, nu înseamnă neapărat că se va descurca bine în circuitele viitoare”, a spus Chung. „Aceasta se datorează faptului că diversitatea mediilor se pretează la soluții potențial destul de diferite. De exemplu, pe Circuitul Urban, putem anticipa mult mai multă verticalitate, unde doar a fi un robot la sol poate să nu fie suficient. În Circuitul Peșterilor, [între timp], vor exista o mulțime de nereguli din cauza creativității mamei natură.”

Sună distractiv? Pariezi! Este o provocare tehnică masivă de depășit? Absolut! Dar cercetarea valoroasă rezultată din acest proiect ar putea fi folosită într-o zi pentru a salva viețile oamenilor? Pe asta contează toată lumea.

Recomandările editorilor

• Faceți cunoștință cu Xenoboții: mașini vii, biologice, care ar putea revoluționa robotica
• Bun la StarCraft? DARPA vrea să antreneze roboți militari cu undele tale cerebrale
• NASA dorește ajutorul tău pentru a dezvolta roboți autonomi pentru a explora alte lumi
• „Robot” care se prăbușește ar putea economisi un loc de parcare de Vinerea Neagră
• Moxi, robotul „prietenos” al spitalului vrea să ajute asistentele, nu să le înlocuiască