DARPA відправляє роботів під землю, щоб навчити їх рятувати життя

Ти прокидаєшся під землею. Ви зневоднені, ваша голова пульсує, а на лобі є глибока рана, яка сильно кровоточить. Можливо, ви застрягли в печерній системі, потрапили у вузький тунель, з руками поруч. Можливо, ви застрягли в зливовій каналізації, яка повільно наповнюється водою. Або, можливо, це шахтний ствол, де вимкнулася електроенергія, занурюючи вас у жахливу непроглядну темряву. Тоді ти щось чуєш. Він лише слабкий, але ви знаєте, що це означає: допомога вже на шляху. Тільки це не від команди порятунку людей. З гуркоту вдалині здається, що пошуково-рятувальна команда посилає роботів. Відчуття полегшення одразу змінюється почуттям трепету. Оскільки час спливає, і, можливо, є лише один шанс зробити це правильно, ви молитеся, щоб робот, якого вони вибрали, справився зі своєю роботою.

Цей кошмар сценарію, сподіваюся, ніколи не спіткає вас. Але це той, на який DARPA, Агентство перспективних оборонних досліджень США, відчайдушно намагається знайти відповідь. І вони виділили 2 мільйони доларів для тих, хто може їм допомогти.

Щоб визначити, як має виглядати ідеальний підземний робот-рятувальник, DARPA організувало конкурс, останній у серії Grand Challenges. Називається Subterranean (або «SubT») Challenge, цей конкурс, який триватиме до 2021 року, має на меті виявити найкраще, що може запропонувати світ робототехніки щодо ботів-рятувальників. Конкурс відкритий для всіх: від досвідчених дослідників робототехніки до тих, кого керівник проекту DARPA д-р Тімоті Чанг називає самофінансованими «майстрами» з усього світу. Усе, що вам потрібно, щоб отримати шанс отримати семизначний приз, це створити робота, який здатний складати карти, навігація та пошук різноманітних складних підземних середовищ під час чутливих до часу бойових операцій або реагування на стихійні лиха сценарії. Окрім цього, немає фіксованих вказівок щодо того, як мають виглядати ці роботи.

Запрошення учасників призвело до величезного інтересу та записів. Вони варіюються від крокуючих чотириногих роботів, таких як чотириногий робот ANYmal Digital Trends детально розповів про літаючих роботів, які використовують лідар, лазерну технологію відскоку, яка допомагає безпілотним автомобілям «бачити». Нещодавно творіння 11 найкращих міжнародних робототехнічних команд пішли в підпілля для випробування в найскладніших середовищ.

Вирішення великих проблем

Для організації, чия назва викликає образи тіньової урядової таємниці, великі виклики DARPA напрочуд публічні. І саме в цьому суть. Починаючи з 2004 року DARPA щороку проводить подібні конкурси, щоб надати творцям світ підштовхує, як грошово, так і надихаюче, у напрямку, у якому, як вони сподіваються, розвиватимуться технології в. Пропоновані призи, по суті, є спонсорськими угодами для високоокупних досліджень, що подолають розрив між фундаментальними дослідженнями та інструментами для потенційного військового застосування.

Великі виклики можуть здатися дивними; подібно до роботи DARPA в інших дивних дослідницьких темах самонавідні кулі та кіборги-шпигуни-комахи. Але вони часто лише здаються такими, тому що область, яку вони досліджують, така нова. У 2004 році, наприклад, DARPA пообіцяла премію в розмірі 1 мільйона доларів тому, хто зможе побудувати автомобіль, здатний самостійно проїхати маршрутом довжиною 142 милі через пустелю Мохаве. Команда «переможців» подолала менше восьми миль за кілька годин, перш ніж спалахнути та здригнувшись, зупинившись. Того ж року економісти Массачусетського технологічного інституту та Гарварду Френк Леві та Річард Мурнейн використовували як приклад безпілотні автомобілі завдання, яке машини навряд чи коли-небудь впораються через його складність. Через півтора десятиліття ми знаємо інше. Великий виклик DARPA допоміг сформулювати бачення автономні транспортні засоби, яка зараз дає свої плоди.

«Одна з речей, яка завжди цікавить DARPA, — це спроби виявити проривні інновації», — пояснив Чанг. «Іноді це відбувається за межами традиційних шляхів, і нам потрібно шукати [шляхи відкрити] отвори, де можуть виникнути ці інновації. Ці Великі виклики справді фантастичні, тому що вони можуть поставити дуже сміливу проблему, а потім відкрити її світові. Це спосіб створити хвилювання [і також надихнути] тих, хто, можливо, традиційно не висуває [можливих рішень]».

SubT Challenge звучить так само зухвало. Прямо зараз ідея відправити робота в зону стихійного лиха замість рятувальника з плоті й крові може здатися вам малоймовірною. Я заблукав, скільки разів дослідники робототехніки описати програми «пошуку та порятунку». як можливе виправдання для дослідження, що розсуває межі, яке не має негайного застосування.

Але є вагомі підстави вважати, що роботів можна використовувати таким чином. В останні роки а робот-змія, що стріляє лазером було використано для допомоги у виведенні з експлуатації атомної електростанції в Європі, як розшукала армія США 3000 готових до бою роботів-скорпіонів для знешкодження бомб, і на озброєння були запрошені дрони та робот під назвою Колос допомогти впоратися з великою пожежею у соборі Паризької Богоматері. У всіх цих випадках роботи були першим напрямком дій. Як би люди не хвилювалися машини крадуть робочі місця людейкожне з них представляє ситуацію, в якій люди ризикують своєю безпекою або навіть життям, вдаючись до небезпечних сценаріїв.

«Ми не хочемо надсилати роботів лише заради них», — сказав Чанг. «Натомість є інформація, яку вони можуть надавати та збирати, не піддаючи людям ризику». Саме тут він бачить справді внесок SubT Challenge.

«По суті, ми зацікавлені в тому, щоб допомогти в тих ситуаціях, коли, якщо є спосіб, ми можемо зменшити піддавання людей ризикам у цих небезпечних середовищах, потрібно зробити свій внесок», – сказав він продовження. «У сценаріях пошуку та порятунку, навіть якщо це просто не дозволяє людям проникнути, поки є інформація, яку потрібно накопичити, [роботи можуть надіслати], щоб створити перший погляд: де є небезпеки, де є кишені свіжого повітря, де є структурні нестабільність. Уся ця інформація допомагає людям реагувати ефективніше».

Піти під землю

SubT Challenge щойно завершив свій перший етап. Протягом чотирьох днів у серпні в неіснуючій шахтній системі в Піттсбурзі, штат Пенсільванія, DARPA створило симуляцію сценарію катастрофи, щоб спробувати роботів-початківців. Чунг описав це як «зухвале підземне полювання на сміттяр», під час якого роботам довелося пройти через велику систему шахт, населену такими об’єктами, як термічні манекени, що представляють тих, хто вижив. Серед роботів, які брали участь, були 20 безпілотних літальних апаратів, 64 наземні роботи та один автономний дирижабль під назвою Duckiefloat.

«Ідея полягає в тому, що команди роботів повинні проходити, долати, іноді визначати нові шляхи, щоб піти і знайти ці артефакти», — сказав він. «За кожен знайдений артефакт вони отримують очко. Переможцями змагань є команди, які набрали найбільшу кількість балів за відведений час».

Це був складний виклик. «Команди роботів почали з одного входу, і це насправді вся інформація, яку вони мали про всю шахту», — пояснив він. «Їм це було невідомо. Ми не надали їм жодної попередньої інформації чи карт».

Групою-переможцем цього разу стала команда Team Explorer, яка була створена спільно між Carnegie Mellon та Університетом штату Орегон. Роботи команди змогли виявити 25 із 40 артефактів у суворих умовах, включаючи велику кількість води та бруду. Team Explorer розробила та побудувала два наземні транспортні засоби та два дрони, створені спеціально для роботи в шахтах. Іншою групою, яка показала хороші результати, стала команда CoSTAR, потужна команда, що складалася з Лабораторії реактивного руху NASA, MIT, Каліфорнійського технологічного інституту та багатьох інших. Зрештою, роботам CoSTAR вдалося виявити 11 із 40 артефактів: не зовсім чисто, але й непогано.

Це ще далеко не кінець змагань. У лютому 2020 року наступний SubT Challenge відбудеться на так званій міській трасі. «Ви можете собі уявити, що це будь-яка станція — від транзитної станції типу метро до інфраструктури, як-от зливові стоки чи каналізація», — сказав Чунг. «Це всі типи середовищ, які є підземними міськими умовами, де може статися надзвичайна ситуація». (Ця міська траса — це те, що DARPA нещодавно опублікував твіт для, запитуючи доступ до «створеного людиною підземного середовища, що охоплює кілька міських кварталів», яке включає «складне планування та кілька поверхів, включаючи атріуми, тунелі та сходові клітини».)

Після цього відбудеться Cave Circuit у серпні 2020 року, у якому роботи-учасники повинні будуть боротися з непередбачуваністю природного підземного середовища. Змагання завершиться в серпні 2021 року «Фінальним заходом», який об’єднає всі три субдомени в одну гігантську трасу. Потім переможець отримає грошовий приз у розмірі 2 мільйони доларів.

«Одна з найцікавіших частин SubT Challenge полягає в тому, що те, що одне рішення добре працює на одній схемі, не обов’язково означає, що воно буде добре працювати на майбутніх ланцюгах», — сказав Чанг. «Це тому, що різноманітність середовищ дає потенційно різні рішення. Наприклад, на Urban Circuit ми можемо передбачити набагато більшу вертикальність, де просто бути наземним роботом може бути недостатньо. [Тим часом] у Cave Circuit буде багато нерівностей через креативність матері-природи».

Звучить весело? Будьте впевнені! Це величезна технічна проблема, яку потрібно подолати? Абсолютно! Але чи можуть цінні дослідження, отримані в результаті цього проекту, одного дня бути використані для порятунку людських життів? На це всі розраховують.

Рекомендації редакції

• Зустрічайте ксеноботів: живі біологічні машини, які можуть зробити революцію в робототехніці
• Хороший у StarCraft? DARPA хоче навчити військових роботів за допомогою ваших мозкових хвиль
• NASA хоче вашої допомоги в розробці автономних роботів для дослідження інших світів
• Згорнутий «робот» може зберегти вам місце на парковці в Чорну п’ятницю
• «Дружній» лікарняний робот Моксі хоче допомагати медсестрам, а не замінювати їх