DARPA отправляет роботов под землю, чтобы научить их спасать жизни

Вы просыпаетесь под землей. Вы обезвожены, голова пульсирует, а на лбу глубокая рана, из которой сильно кровоточит. Возможно, вы застряли в системе пещер, в узком туннеле, с руками по бокам. Возможно, вы застряли в ливневой канализации, которая медленно наполняется водой. Или, возможно, это шахта, в которой отключилось электричество, и вы погрузились в ужасающую кромешную тьму. Затем вы что-то слышите. Это совсем слабо, но вы знаете, что это значит: помощь уже в пути. Только это не от команды спасения людей. Судя по грохотам вдалеке, кажется, что поисково-спасательная команда засылает роботов. Чувство облегчения тут же сменяется чувством трепета. Поскольку время истекает и, возможно, есть только один шанс сделать все правильно, вы молитесь, чтобы выбранный ими робот справился с этой задачей.

Надеюсь, этот кошмарный сценарий никогда не постигнет вас. Но это тот вопрос, на который DARPA, Агентство перспективных оборонных исследовательских проектов США, отчаянно пытается найти ответ. И они выделили 2 миллиона долларов для тех, кто сможет им помочь.

Чтобы выяснить, как должен выглядеть идеальный подземный робот-спасатель, DARPA организовало конкурс, последний из серии Grand Challenges. Называется Подземный (или «SubT») вызовЦелью этого конкурса, который продлится до 2021 года, является выявить лучшее, что мир робототехники может предложить в области спасательных ботов. В конкурсе могут принять участие все: от признанных исследователей робототехники до тех, кого руководитель проекта DARPA д-р Тимоти Чанг называет самофинансируемыми «мастерами» со всего мира. Все, что вам нужно для того, чтобы получить семизначный приз, — это создать робота, способного составлять карты, перемещаться и обыскивать различные сложные подземные среды во время срочных боевых операций или реагирования на стихийные бедствия. сценарии. Кроме того, не существует четких указаний о том, как должны выглядеть эти роботы.

Прием участников привел к огромному всплеску интереса и заявок. Они варьируются от шагающих четвероногих роботов, таких как четвероногий робот ANYmal Digital Trends подробно рассмотрела летающие роботы, использующие лидар — технологию отраженного лазера, которая помогает беспилотным автомобилям «видеть». Недавно творения 11 ведущих международных команд по робототехнике ушли в подполье, чтобы испытать их в самых сложных условиях. среды.

Решение больших проблем

Для организации, чье название вызывает ассоциации с теневой государственной тайной, «Большие задачи» DARPA на удивление публичны. И это именно то, что нужно. С 2004 года DARPA ежегодно проводит подобные конкурсы с целью дать авторам возможность миру подтолкнуть, как в денежном, так и воодушевляющем направлении, в том направлении, в котором, как они надеются, будут развиваться технологии. в. Предлагаемые призы, по сути, являются спонсорскими сделками для высокооплачиваемых исследований, устраняющих разрыв между фундаментальными исследованиями и инструментами для потенциального военного применения.

«Большие испытания» могут показаться нелепыми; во многом похоже на работу DARPA над другими необычными темами исследований, такими как самонаводящиеся пули и насекомые-киборги-шпионы. Но часто они кажутся такими только потому, что область, которую они исследуют, очень новая. Например, в 2004 году DARPA пообещало премию в 1 миллион долларов тому, кто сможет построить автомобиль, способный проехать 142 мили по пустыне Мохаве. «Победившая» команда преодолела менее восьми миль за несколько часов, прежде чем загорелась и остановилась. В том же году экономисты из Массачусетского технологического института и Гарварда Фрэнк Леви и Ричард Мурнейн в качестве примера использовали беспилотные автомобили задачи, с которой машины вряд ли когда-либо справятся из-за ее сложности. Полтора десятилетия спустя мы знаем другое. Проект Grand Challenge DARPA помог сформулировать видение автономные транспортные средства, что сейчас приносит свои плоды.

«Одна из вещей, которая всегда интересует DARPA, — это попытки выявить прорывные инновации», — объяснил Чанг. «Иногда это происходит за пределами традиционных путей, и нам нужно искать [способы открыть] возможности, где эти инновации могут возникнуть. Эти «Большие вызовы» действительно фантастичны, поскольку позволяют поставить очень смелую проблему, а затем открыть ее миру. Это способ вызвать ажиотаж [и вдохновить] тех, кто традиционно не выдвигает [возможные решения]».

SubT Challenge звучит столь же смело. Прямо сейчас идея отправить в зону бедствия робота вместо человека, оказывающего первую помощь, может показаться вам маловероятной. Я уже потерял счет, сколько раз исследователи робототехники описать «поисково-спасательные» приложения как возможное оправдание для революционных исследований, не имеющих немедленного применения.

Но есть веские основания полагать, что роботов можно использовать таким образом. В последние годы робот-змея, стреляющий лазером использовался для вывода из эксплуатации атомной электростанции в Европе, армия США разыскивала 3000 готовых к бою роботов-скорпионов для обезвреживания бомб, а для этого были задействованы дроны и робот по имени Колосс. помогите потушить сильный пожар в соборе Парижской Богоматери. Во всех этих случаях роботы были первым шагом вперед. Как бы люди ни беспокоились по поводу машины крадут человеческие рабочие местаКаждый из них представляет собой ситуацию, в которой люди рискуют своей безопасностью или даже жизнью, вступая в опасные сценарии.

«Мы не хотим отправлять роботов только ради самих роботов», — сказал Чанг. «Скорее, есть информация, которую они могут предоставить и собрать, не подвергая людей риску». Именно здесь он видит реальный вклад SubT Challenge.

«По сути, мы заинтересованы в помощи в тех ситуациях, когда, если есть какой-либо способ уменьшить подверженность людей рискам в этих опасных средах, необходимо внести свой вклад», — он продолжение. «В сценариях поисково-спасательных операций, даже если они просто не допускают людей, пока есть информация, которую необходимо накопить, [роботы могут быть отправлены], чтобы произвести этот первый взгляд: где есть опасности, где есть карманы свежего воздуха, где есть структурные нестабильность. Вся эта информация помогает людям, отвечающим за реагирование, реагировать более эффективно».

Уходя под землю

SubT Challenge только что завершил свой первый этап. В августе в течение четырех дней на несуществующей шахтной системе в Питтсбурге, штат Пенсильвания, DARPA создало смоделированный сценарий катастрофы, чтобы проверить роботов-участников. Чанг описал это как «смелую подземную охоту за мусором», в которой роботам пришлось путешествовать через большую систему шахт, населенную такими объектами, как тепловые манекены, изображающие выживших. В число участвовавших роботов вошли 20 беспилотных летательных аппаратов, 64 наземных робота и один автономный робот-дирижабль под названием Duckiefloat.

«Идея состоит в том, что команды роботов должны пересекать, преодолевать, а иногда и находить новые пути, чтобы найти эти артефакты», — сказал он. «За каждый найденный артефакт они получают очко. Победителями соревнований становятся команды, набравшие наибольшее количество очков за отведенное время».

Это был непростой вызов. «Команды роботов начали работу у одного входа, и это, по сути, вся информация, которой они располагали обо всей шахте», — объяснил он. «Они были им неизвестны. Мы не предоставили им никакой предварительной информации или карт».

Победившей группой в этом случае стала команда Team Explorer, созданная в результате сотрудничества Карнеги-Меллон и Университета штата Орегон. Роботы команды смогли обнаружить 25 из 40 артефактов в суровых условиях, включая большое количество воды и грязи. Team Explorer спроектировала и построила две наземные машины и два дрона, созданных специально для работы в шахтах. Другой группой, которая показала хорошие результаты, была команда CoSTAR, мощная команда, состоящая из Лаборатории реактивного движения НАСА, Массачусетского технологического института, Калифорнийского технологического института и других организаций. В конце концов, роботы CoSTAR смогли обнаружить 11 из 40 артефактов: не совсем чистая проверка, но и неплохой результат.

Это далеко не конец конкурса. В феврале 2020 года следующий SubT Challenge пройдет в так называемом Urban Circuit. «Вы можете себе представить, что это что угодно: от транзитной станции метро до инфраструктуры, такой как ливневая канализация или канализация», — сказал Чанг. «Это все типы сред, которые представляют собой подземные городские условия, где может произойти чрезвычайная ситуация». (Этот городской округ — то, что DARPA недавно опубликовал твит для, запрашивая доступ к «искусственной подземной среде, охватывающей несколько городских кварталов», которая включает в себя «сложную планировку и несколько этажей, включая атриумы, туннели и лестничные клетки».)

После этого в августе 2020 года состоится Cave Circuit, в котором участвующие роботы должны будут бороться с непредсказуемостью естественной подземной среды. Соревнование завершится в августе 2021 года «финальным мероприятием», которое объединит все три субдомена в один гигантский трек. Победитель получит приз в размере 2 миллионов долларов.

«Одна из забавных частей SubT Challenge заключается в том, что то, что одно решение хорошо работает на одной трассе, не обязательно означает, что оно будет хорошо работать и в будущих трассах», — сказал Чанг. «Это потому, что разнообразие окружающей среды потенциально позволяет найти совершенно разные решения. Например, на городской трассе мы можем ожидать гораздо большей вертикальности, где просто быть наземным роботом может быть недостаточно. В Пещерном контуре [тем временем] будет много нарушений из-за творчества матери-природы».

Звучит весело? Держу пари! Это серьезная техническая задача, которую нужно преодолеть? Абсолютно! Но могут ли ценные исследования, полученные в результате этого проекта, когда-нибудь быть использованы для спасения жизней людей? На это все рассчитывают.

Рекомендации редакции

• Встречайте ксеноботов: живые биологические машины, которые могут совершить революцию в робототехнике
• Хорош в StarCraft? DARPA хочет обучать военных роботов с помощью мозговых волн
• НАСА хочет, чтобы вы помогли разработать автономных роботов для исследования других миров
• Разваливающийся «робот» может сэкономить место на парковке в «Черную пятницу»
• Мокси, «дружелюбный» больничный робот, хочет помогать медсестрам, а не заменять их