Журнал "Компьютерра" №710

Босс есть босс

Автор: Александр Бумагин

Третьего ноября в США завершился третий конкурс DARPA среди автомобилей-роботов. В отличие от не очень удачных космических состязаний, поддерживаемых правительством США, DARPA Grand Challenge олицетворяет собою технический прогресс во всей его красе. Во всяком случае, уже второй раз подряд к финишу конкурсной дистанции добирается больше одного автомобиля, а приготовленные денежные призы не залеживаются.

Организатором конкурса является Пентагон, а точнее, входящее в это ведомство Агентство передовых оборонных разработок (Defense Advanced Research Projects Agency, DARPA). Реверанс в сторону космоса в предыдущем абзаце был не случайным: DARPA образовалось в 1958 году, и это было ответом на запуск в СССР первого спутника. Таким образом, с некоторой натяжкой можно считать, что Интернет, зародившийся в недрах именно этой организации, тоже обязан своему появлению начавшейся космической гонке.

Но вернемся с небес на землю. В DARPA Grand Challenge участвуют автомобили, переделанные командами из разных университетов мира, а главное и, можно сказать, единственное умение, которым должны обладать конкурсанты, это полная автономность в дорожных условиях. Никакого дистанционного управления. Все решения по конкретной ситуации машина должна уметь принимать на месте самостоятельно.

Разумеется, цель, преследуемая DARPA при проведении мероприятий подобного рода, далека от благотворительности. Существует многолетняя программа, согласно которой к 2015 году около трети всех автомобилей, состоящих на службе Пентагона, планируется заменить роботами, дабы уменьшить потери личного состава в вооруженных конфликтах. От умения самостоятельно ездить по бездорожью до способности выбирать и поражать цель - один шаг, а потому ассоциации со знаменитой трилогией о Терминаторе приходят на ум не случайно. Подобные сравнения находят уместными не только журналисты. Например, одна из команд-участниц DARPA Grand Challenge так прямо и назвала своего "питомца" - SkyNet, по имени взбесившегося суперкомпьютера из упомянутого киношедевра.

А начиналось все, напомним, в марте 2004-го в окрестностях калифорнийского города Барстоу. Там же, по сути, все и завершилось: первый блин вышел комом. Лучшая из машин-участниц первого конкурса прошла лишь пять процентов всей дистанции. Маршрут длиной 230 км был проложен по пересеченной местности, а основная задача сенсоров и бортовых программ состояла в правильной реакции на неподвижные объекты - особенности местности и рельефа. Неизвестно, присущ ли автомобилям-роботам предстартовый мандраж, но тогда, в 2004-м, семь из пятнадцати машин даже не сумели покинуть стартовую зону.

В октябре 2005 года на старт пустынной трассы в Мохаве вышли уже 23 команды, но 18 из них к финишу даже не приблизились. Грузовик TerraMax сумел преодолеть дистанцию, но не уложился в отведенные на это 10 часов. Главное же достижение DARPA Grand Challenge состояло в том, что целых четыре автомобиля справились с пустыней в срок, а победил с результатом 6 часов 54 минуты Volkswagen Touareg Стэнфордского университета, опередивший ближайшего преследователя на 11 минут. Стэнфордской команде прочили победу и в этом году.

Спонсорская интуиция

Среди автомобильных марок роботов-финалистов наибольшее представительство имели Volkswagen (три Passat’а), Ford (пикап F-250 и гибридный Escape), а также Chevrolet (два внедорожника Tahoe). Все прочие - Subaru, Toyota, LandRover и Oshkosh - выступали поодиночке. Победителем же в этом неофициальном зачете производителей следует считать брэнд Chevrolet. Оба автомобиля этой марки закончили соревнования в срок, а один их них даже выиграл Urban Challenge.

Любопытна также прозорливость спонсоров: Intel и Google вместе помогали командам, занявшим первое и второе места. Впрочем, выбор технологических гигантов вполне объясним. Команда из Карнеги-Меллона была фаворитом самых первых гонок благодаря огромному опыту ее руководителя Уильяма Уиттекера (William Whittaker). В 2005-м из-за досадных технических проблем у питсбургцев победа уплыла в руки Стэнфордской команды (кстати, ее руководитель Себастьян Трун [Sebastian Thrun] - бывший ученик Уиттекера). Говорят, тогда в Карнеги-Меллоне с горя повесили на стену фотографию машины из Стэнфорда и метали в нее дротики. И вот теперь флюгер переменчивой фортуны вновь совершил поворот.

Легкой жизни, правда, организаторы никому не готовили. В DARPA вовсе не собирались отдавать еще 3,5 млн. долларов призовых денег за одни и те же достижения. Действие перенесли из пустыни в городские условия, а нынешний конкурс получил название Urban Challenge. Команды должны были привить своим роботам правила хорошего тона, научив их ездить по улицам, с учетом дорожной разметки и разнообразных препятствий, в том числе и движущихся (причем от машин требовалось "хорошее зрение" не только у себя под носом, но и вокруг на расстоянии до двухсот метров). Автомобили в обязательном порядке должны были уметь обгонять, совершать повороты и развороты, в нужном месте останавливаться на перекрестке, даже парковаться, и все это - не нарушая правил дорожного движения - их свод был одним из основополагающих документов конкурса. Городской маршрут протяженностью 96,5 км нужно было проехать за шесть часов. Дистанция делилась на три участка, на которых проверялись различные элементы обязательной программы.

Из 89 поданных заявок судьи отобрали для квалификационных заездов лишь 35 команд, причем 24 отсеялись в ходе проверок. Так что на старт Urban Challenge выехали лишь 11 машин-роботов. В прошлом конкурсе схема пути за два часа до старта была предоставлена командам на компакт-диске. Прогресс затронул и эту сторону гонок: на сей раз за те же два часа до начала маршрут скопировали в бортовой компьютер каждого автомобиля с флэш-карты. По всему пути были расположены контрольные точки, над которыми в нужном порядке должен был проследовать передний бампер каждой машины. В итоге все эти нюансы сказались на распределении призовых мест: выиграл вовсе не тот автомобиль, который финишировал первым, а тот, движение которого полностью соответствовало дорожным правилам.

Нужно подчеркнуть, что стартовали машины не одновременно, а одна за другой с некоторым интервалом. Кроме того, движение не было непрерывным: организаторы принудительно останавливали каждый автомобиль по своему усмотрению - в частности, для того, чтобы в некоторых местах трассы участники не мешали друг другу. По этой причине борьбы на финише быть и не могло: для каждого участника работал свой секундомер.

Через час после старта с трассы сошли четыре автомобиля, при этом две машины умудрились столкнуться со зданиями. Одно из строений почти протаранил тот самый грузовик TerraMax, героически доползший до финиша в прошлый раз. Позднее из гонки выбыл еще один робот. Неприятная ситуация возникла между автомобилями SkyNet и Talos, которые, не разобравшись в дорожной ситуации, слегка задели друг друга, но оба остались в строю и сумели закончить состязания, хотя уже и не могли претендовать на призовые места.

К концу соревнований стало ясно, что на первый приз в два миллиона имеются три претендента: автомобиль Junior Стэнфордского университета, Odin из Виргинского технологического и Boss из Университета Карнеги-Меллона. Хронологически первым пересек финишную ленту Junior, однако повторить триумф Стэнфорду было не суждено: уступив победителю в средней скорости всего 1,5 км/час, Junior оказался вторым с отставанием около двадцати минут. Еще столько же проиграл Odin, в итоговой табели о рангах он - третий. Ну а первым стал Boss со своей командой Tartan Racing Team. Boss двигался в среднем быстрее (22,5 км/час) и аккуратнее конкурентов. Забавно, что телевизионная аппаратура одной из компаний своими радиопомехами чуть не сорвала старт будущего победителя, но, слава богу, за четверть часа неполадки удалось исправить.

Кроме денег спонсоров, Босса привели к победе 27 датчиков и камер, установленных на машине, десять "блэйдов" на Intel Core 2 Duo 2,16 ГГц, 500 тысяч строк машинного кода и, конечно же, огромная команда инженеров, программистов и тестеров. Система ориентации в пространстве была настроена так, что одно и то же направление в каждый момент времени контролировало как минимум два датчика, обеспечивая необходимую избыточность информации. Десятки раз в секунду управляющее программное обеспечение создавало модель окружающей среды и на основе этой модели принимало нужное решение.

Конечно, это только первый шаг к фантастике в виде беспилотных танков и такси (на выбор). Скорость в 22,5 км/час даже для запруженной пробками Москвы выглядит смешной, к тому же значительная часть возможностей, продемонстрированных роботами-автомобилями, была связана с идеальной дорожной разметкой, этим неизменным атрибутом американских дорог. Неизвестно, как бы закончился конкурс, проводись он в условиях, приближенных к средним по России. После окончания соревнований организаторы DARPA Grand Challenge, разумеется, лучились оптимизмом. По их оценкам, через десять лет роботы и впрямь будут разъезжать по городам. Надеемся, что это будут не роботы-полицейские.

А пока технике очень даже есть куда расти. Отчего бы, скажем, DARPA не устроить в будущем автопробег роботов через все Соединенные Штаты, от побережья к побережью? При этом можно сделать обязательными такие умения, как устранение прокола шины и установка запаски, пользование бензоколонками и автосервисом, а также уплата штрафа за превышение скорости.

Что касается автомобиля с пугающим названием SkyNet, то из финишировавшей в Urban Challenge шестерки он пришел последним. Если это событие и является знаковым, то не вполне ясно, на каком слове делать акцент: "пришел" или "последний"?

Шутка шуткой…

Даже безоружные роботы вызывали определенные опасения у организаторов. Дабы держать руку на пульсе (точнее, на рубильнике), командам-участницам требовалось обеспечить свой автомобиль беспроводным интерфейсом, по которому можно было бы передать команду о немедленной остановке. Самим участникам, разумеется, использовать этот управляющий канал было нельзя, а вот судьи не раз и не два к этому средству прибегали.

Кроме того, курьезным показалось обращение одного из организаторов к публике, собравшейся в стартовой зоне. Он попросил по возможности, на всякий случай, выключить мобильные телефоны. Мало ли…