Журнал «Вокруг Света» №02 за 2007 год

Нечеловеческий фактор

С ростом скоростей на земле и в воздухе цена ошибки водителя или пилота становится непомерно большой. А почему бы не переложить задачу управления самолетом, поездом, кораблем, автомобилем на робота? Многие специалисты, кстати, полагают, что и авиакатастрофы над Боденским озером могло бы не случиться, послушайся тогда пилоты не диспетчера, а бортового компьютера.

Задача по «роботизации» движения в отношении самолетов, поездов и кораблей сегодня вполне решаема, вспомните хотя бы автоматические посадки российского «Бурана». Но вот автомобиль, увы, оказался «крепким орешком». Вроде бы и скорости не самые большие, да только окружающая обстановка требует сверхточного (до десятка сантиметров) управления в условиях постоянно меняющейся дорожной ситуации: шагающих под колеса пешеходов, подрезающих водителей, качества дорожного покрытия и др.

Тем не менее прогресс происходит и в этой области, так что не исключено, что лет через десять водителя отправят в отставку за ненадобностью. Как, например, это сделали еще в… 1999 году на испытательном полигоне Volkswagen, заменив постоянно требующего зарплаты и социальных благ тест-пилота… железным Клаусом — так прозвали роботизированного «штрейкбрехера». Герр Клаус работает без сна и выходных. Он заводит мотор, крутит руль, жмет на тормоз и на газ, переключает передачи и даже объезжает препятствия. Его органы чувств— лазерный сканер, радары, видеокамеры и навигатор GPS; его мозги — целый набор компьютеров. Кстати, дороги на полигоне вовсе не гладкие — там и булыжники, и колдобины, поэтому живой водитель больше четырех часов подряд не выдерживает.

Клаус вполне подошел бы на роль в «звездных войнах»: у него три ноги (по одной на педаль) и четыре руки (две на руле, одна на рычаге коробки передач и одна с ключом зажигания). Есть еще и два небольших манипулятора для управления подрулевыми переключателями.

Экзотические конструкции вроде робота Kawasaki показали себя не очень успешно

Позавидовав Volkswagen’у и его замечательному герру Клаусу, нечто подобное соорудили и на Volvo: там робот обеспечивает повторяемость параметров заездов легкового автопоезда. Ведь живой водитель никогда не сможет выдержать все параметры (скорость, угол поворота, газ, торможение) строго одинаковыми.

Следующими озадачились военные. Им бы тоже хотелось избавиться от водителя, эффективности которого угрожают пули, боевые отравляющие вещества и прочие напасти военного времени, и — усадить на его место за рычаги управления робота. Но кому поручить столь сложный проект?

И вот в 2004 году агентство DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency — Агентство передовых оборонных исследовательских проектов) объявило о проведении любопытного пробега Grand Challenge на приз в миллион долларов. Вот лишь некоторые из условий, которые оно поставило перед соискателями:

Пробег начинается около Барстоу (штат Калифорния) и заканчивается близ Лас-Вегаса (штат Невада). Маршрут включает дороги и участки бездорожья с искусственными и естественными препятствиями: канавами, бродами, камнями, тоннелями, опорами линий электропередач, заборами из колючей проволоки, другими транспортными средствами.

В качестве приза DARPA предоставит один миллион долларов команде, закончившей маршрут с лучшим временем (в любом случае не превышающем десять часов). Если в 2004 году не будет победителя, пробеги продолжатся, пока Приз не будет получен или пока не истечет срок, установленный Конгрессом США, — 30 сентября 2007 года.

Транспортное средство или действия команды не должны оказывать недопустимое воздействие на окружающую среду. То есть нельзя разрушать строения и выделять опасные вещества.

Транспортные средства пробега должны быть беспилотными (никакие животные на борту не допускаются) и полностью автономны. Не допускаются иные сигналы (радио, визуальные, звуковые) для связи с объектом на маршруте, кроме приема сигналов навигационной системы GPS.

DARPA очистит маршрут от постороннего движения, но не может гарантировать полного отсутствия автомобилей, препятствий или людей. Не разрешается сокрушение, повреждение или перемещение препятствия транспортным средством.

Точный маршрут с контрольными точками и ограничениями скорости сообщается за два часа до старта…

Участники этого проекта (в основном университетские команды) подобрались весьма пестрые: большинство потратили на создание своих самоходок лишь около 100 000 долларов, но некоторые — до 5—6 миллионов. Тут, конечно, не обошлось без солидных спонсоров, в числе которых отметились IBM, Nortrop Grumman.

Пробег, посмотреть на который в марте 2004 года приехали сотни зрителей, проходил весьма напряженно. Не будем говорить о тех, кто решил «не связываться» и… просто остался на старте — может, они были и правы? Ведь для некоторых из рискнувших пробег окончился буквально через несколько секунд. Например, броневичок CIMAR всего через 700 метров запутался в колючей проволоке, начал беспомощно скрести колесами, и его пришлось выключить. Пикап SciAutonics I сошел с дороги спустя 1 200 метров и целых полтора часа, потрясенно вращая датчиками и видеокамерами, безуспешно пытался вернуться на трассу, которая была всего в двух метрах слева.

Джип команды Калифорнийского технического колледжа хотя и смог найти шоссе, но не заметил проволочного ограждения и запутался в нем через 2 км после старта.

16-тонный TerraMax от Oshkosh Truck – этим роботом сильно заинтересовались военные

Вероятно, не стоит перечислять всех участников, расскажем о победителе. Им стал робот Sandstorm, переделанный из автомобиля Hummer (1986 года выпуска) командой Red Team из Университета Карнеги-Меллон. Уже на пятом километре он не «увидел» стойки ворот, хотя ее специально обозначили для радара листом жести. Но удар не остановил мощную армейскую машину. И хотя пробитая шина через несколько миль задымилась, Sandstorm упорно шел к победе, пока не сломался вал привода. Он прошел 11,84 километра. Из… 225.

Итак, заветный «лимон» никому не достался, и организаторы опрометчиво решили, что ничем не рискуют, увеличив призовой фонд на 2005 год вдвое. Как они ошибались!

Уже в июле следующего года студенты, проделав работу над ошибками, показали прессе доработанный Sandstorm, преодолевший 322 километра (!) на ипподроме в Питсбурге за 7 часов. А ведь для победы в Grand Challenge достаточно было пройти в полтора раза меньшую дистанцию за в полтора раза большее время!

Новые «мозги» состояли теперь из семи компьютеров Intel Pentium M и 64-битного процессора Itanium-2, зрение обеспечивали 77-гигагерцовый радар, различающий металлические и неметаллические предметы в самом густом тумане, и 7 лазерных «глаз», буквально ощупывающих дорогу. А точность навигационной системы довели до нескольких сантиметров.

В «Песчаной буре» (Sandstorm) применили также активную подвеску, смягчающую толчки, и самую совершенную систему управления по проводам Drive-by-wire.

Робот «Стэнли», победитель соревнований, больше прочих участников похож на обычный автомобиль

И вот настало 10 октября 2005 года. Район тот же, маршрут, естественно, другой, запечатанные конверты с данными команды получили ровно за два часа до старта. Как же отличается этот заезд от прошлогоднего! Из 23 команд, стартовавших в финале (а на начальном этапе их было 195) на два миллиона могли бы претендовать всего четверо! То есть все они прошли заданную дистанцию меньше чем за 10 часов. Был среди них и знакомый нам Sandstorm, но деньги достались «Стэнли» (Stanley — роботизированный командой Стэнфордского университета Volkswagen Touareg), обогнавшему «Песчаную бурю» на 10 минут. И оказалось, что два миллиона — не самый большой приз этого мероприятия. Куда важнее многомиллионный военный заказ на разработку «беспилотного» армейского грузовика, доставшийся буквально пару месяцев назад пятому участнику, фирме Oshkosh Truck, изготовителю 16тонного пожарного автомобиля, послужившего основой для авторобота TerraMax. В гонке он, правда, немного не уложился в заданное время, зато это почти готовый образец мощного тягача. А ведь всего год назад прежняя версия этого робота уже через насколько миль застыла в недоумении перед кустиком шалфея, ошибочно идентифицировав его как серьезное препятствие.

Но что же победитель? Студенты не без участия разработчиков из принадлежащей Volkswagen (зря, что ли, тренировались на Клаусе?) исследовательской лаборатории Electronic Research Laboratory в Пало-Альто (Калифорния) доработали серийный Touareg, убрав водителя и водрузив вместо него 7 процессоров Intel Pentium M, радары (24 ГГц), лазеры (4 штуки) и видеокамеры. Точность же навигатора исчислялась… миллиметрами! Заодно, чтобы потрафить вкусам калифорнийцев, в бак «Стэнли» залили дизельное топливо, синтезированное не из нефти, а из биомассы — мол, и с экологией мы на высоте!

Что ж, пока не поздно, покупайте автомобили, способные доставить удовольствие от процесса управления. Грядут иные времена, когда вместо руля и педалей будут компьютерная клавиатура, мышь и щель для диска, чтобы задать роботу-водителю нужный маршрут. Автор, правда, хотел бы надеяться, что это случится не очень скоро.

Алексей Воробьев-Обухов