Кристофер Шулган - Автономия. Как появился автомобиль без водителя и что это значит для нашего будущего

• Название: Автономия. Как появился автомобиль без водителя и что это значит для нашего будущего
• Автор: Кристофер Шулган
• Жанр: Прочая научная литература
• Год: 2021
• ISBN: 978-5-04-102694-3

Беспилотные автомобили – давно уже не плод воображения фантастов, но наша реальность. Мы стоим на пороге технологической революции, и совсем скоро нам не будет необходимости иметь личный транспорт. В будущем машины без водителей имеют все шансы вытеснить классические автомобили, управляемые людьми. Эта технология изменит наше отношение к поездкам, как когда-то смартфон изменил отношение людей к общению. Ее сторонники верят, что беспилотники способны предотвратить более 90% аварий, а также предоставить возможность маломобильным и пожилым людям пользоваться автомобилем без ограничений. Книга Лоуренса Бернса и Кристофера Шулгана – история людей, поверивших в транспорт без водителя и воплотивших свою мечту в жизнь. В формате PDF A4 сохранен издательский макет книги.

---

Прошла еще неделя, и поздним вечером 10 декабря, всего за два часа до полуночи – срока, к которому группа обещала Уиттакеру обеспечить самостоятельное прохождение машиной 240 км, – робот взбунтовался. В программном обеспечении возникали ошибки всякий раз, когда машина выполняла больше двух-трех заездов. Урмсон и его коллеги несколько дней буквально жили на Coke Works – если можно так сказать о ночевке в своей машине с работающим двигателем и включенной на максимум печкой. Несмотря на то что отладка велась круглосуточно, поведение Sandstorm оставалось непредсказуемым и временами самоубийственным: то она въезжала в телеграфный столб, то загоралась, то внезапно теряла способность ловить сигнал GPS. Машина спокойно проходила трассу круг за кругом, а затем, словно повинуясь неслышному заклинанию, без видимых причин резко меняла курс и бросалась пробивать цепное ограждение полигона, и Урмсону приходилось нажимать аварийную кнопку. А дедлайн неумолимо приближался. Когда Sandstorm освободили от очередного мотка колючей проволоки, Уиттакер, согласно рассказу Гиббса, собрал вокруг себя Урмсона и всех остальных. Разумеется, говорил он, дедлайн 10 декабря приближается. Но даже если он пройдет, мы продолжим работу завтра – и послезавтра, если потребуется. Мы будем работать до тех пор, пока Sandstorm не пройдет требуемые 240 км. «Мы сказали, что сделаем это, а мы делаем то, что говорим», – торжественно заявляет Ред на страницах Scientific American[19].

Затем начался дождь, холодная декабрьская морось, пропитывающая одежду и пробирающая холодом до костей. От дождя Sandstorm была защищена неважно. Один из приблизительно десяти членов группы, еще остававшихся на площадке, развернул накидку над компьютерным оборудованием робота. Ред отсутствовал. Гиббс пишет, что Урмсон посмотрел на своих коллег, завернувшихся в одеяла и дрожащих от холода под навесами, с которых каплями срывалась вода. Он подумал, что для сенсоров и процессоров живых людей влага тоже может быть вредна – или, возможно, вспомнил своих жену и сына. И решил отправить группу по домам.

Гиббс пишет, что на следующий день, когда группа собралась на Coke Works, Уиттакер был в бешенстве, словно «злой тренер в конце первого тайма». Он напомнил всем о тех жертвах, которые уже были принесены ради того, чтобы достичь 240-километрового рубежа. В мастерской беспорядок, робот не покрашен, содержимое веб-сайта устарело – и все это ради того, чтобы сконцентрировать усилия всех без исключения на необходимости довести Sandstorm до пригодного к гонкам состояния. Обращаясь к целой комнате людей, старавшихся не смотреть ему в глаза, Уиттакер сказал: «Вчера мы забыли, для чего здесь собрались. То, что нам пришлось пережить, – это просто генеральная репетиция гонок. Именно так и будет выглядеть 13 марта. Мы проходим курс молодого бойца; главная цель всего этого – научиться прикладывать чуть больше усилий, чем раньше. Пусть приходит март, к этому времени мы сами будем машиной». В конце речи Уиттакер спросил, кто готов работать целыми днями на протяжении четырех последующих дней, пока машина не пройдет свои 240 километров. Четырнадцать человек подняли руки, включая Урмсона.

Двумя днями позже американские солдаты поймали Саддама Хусейна, прятавшегося в какой-то крысиной норе вблизи Тикрита, и война в Ираке оккупировала новостные ленты и выпуски кабельного телевидения так плотно, как никогда раньше. Казалось, сводки каждый день сообщают о все большем числе погибших от самодельных взрывных устройств в Ираке и Афганистане. Между тем, именно эти потери Red Team и рассчитывала предотвратить, создавая свой автомобиль-робот. А потом войны, идущие в отдаленных уголках земли, подсказали Урмсону решение.

В последние годы карты стали неотъемлемой частью любого успешного проекта по робототехнике. Карты позволяют роботу определить свое местоположение гораздо точнее, чем только по данным GPS. Технология, называемая «одновременной локализацией и картографированием» (Simultaneous Localization and Mapping, SLAM), состоит в том, что робот сканирует лидаром пространство вокруг себя в поисках ориентиров. Например, вне помещений это могут быть деревья, столбы линий электропередачи, бордюры, здания. Затем, оказавшись в том же месте повторно, робот сверяется с картой и сравнивает свое новое положение относительно ориентиров со старым, вычисляя таким образом свои координаты с весьма высокой точностью. Однако применить эту технологию на Sandstorm было невозможно: DARPA держала место соревнований в секрете. И в этом заключалась главная сложность.

Как-то раз Урмсон смотрел новостной сюжет о войне на одном из кабельных каналов. Сцена была знакома всякому, кто жил после 9/11: зернистое изображение, джип быстро движется по пустынной дороге где-то в глуши. Затем откуда-то со стороны в кадре появляется ракета, попадает в автомобиль и взрывается, превратив его в облако пыли и осколков.

Видео успешного применения бомбы с лазерным наведением было снято с беспилотника, оснащенного камерой. Дроны летали над зоной конфликта, поставляя фото и видео иранской и афганской территории. Они искали в Афганистане убежища «Аль-Каиды», где мог прятаться Усама бен Ладен. В Ираке они искали лагеря сторонников свергнутого Саддама Хусейна и его партии Баас.

Если американские военные могут пользоваться дронами для получения изображений настолько отдаленных и враждебных мест, предположил Урмсон, то вскоре эти изображения должны стать общедоступными. И может случиться так, рассуждал он дальше, что эти изображения можно будет использовать, чтобы упростить роботу его задачу. Будущую трассу гонок невозможно просканировать лидаром, поскольку никто в Red Team не знает, где в точности пролегает эта трасса, зато достоверно известно, что проходит она по пустыне Мохаве – а ведь ее карты существуют, не так ли? На самом деле, подробные карты Мохаве уже была составлены такими организациями, как Геологическая служба и вооруженные силы США.

«Мы поняли, что можем обойтись без SLAM, – вспоминает Урмсон. – Ведь уже было ясно, что вскоре будет доступна глобальная база [картографических] данных… Так почему бы ею не воспользоваться?»

Если бы ребята из Red Team смогли заложить в Sandstorm точную карту местности до соревнований, можно было бы отказаться от ресурсоемких вычислений. Новый подход менял саму постановку задачи. Группа считала, что пытается построить робота, способного видеть окружающий мир так, чтобы различать дорогу и самостоятельно пройти по ней 240 км. Использование карт означало, что компьютеру можно было сообщить, где находится трасса и как проходить ее. Потенциально такой метод позволял Sandstorm двигаться куда быстрее.

Но сначала Red Team – студентам-старшекурсникам, нищим аспирантам и добровольцам – предстояло создать более подробную карту Мохаве, чем любая из существующих. Задача невероятной сложности, но студентам Реда Уиттакера было не привыкать. Часть группы получила задание достать подробные карты всей пустыни, что было относительно просто с учетом связей Уиттакера и Спенсера Спайкера среди военных. После этого они занялись прокладкой трасс через пустыню, используя полученные карты. Кроме того, два инженера – Тугрул Галатали и Джош Анхальт – должны были объехать как можно больше дорог в Мохаве на арендованном внедорожнике, при этом снимая окружающий пейзаж на установленные в окнах видеокамеры. Можно сказать, что они впервые, пусть и в зачаточном виде, реализовали ту идею, которая позже легла в основу Google Street View.

Следующим шагом следовало сравнить отснятый материал и карту и присвоить каждому участку числовое значение, которое разработчики назвали величиной потерь. Таким образом, скала или горный участок, при попытке преодолеть который Sandstorm гарантированно погибнет, получала величину потерь, равную бесконечности. Ровной дороге или сухой, плоской поверхности дна высохшего озера приписывались нулевые потери. Компьютеры Sandstorm были запрограммированы так, чтобы всегда выбирать траекторию с наименьшим значением потерь.

Как-то вечером, когда до состязаний оставалось всего несколько недель, руководство Red Team собралось на чердаке корпуса космической робототехники в Карнеги – Меллон. «Мы достигли определенного прогресса в составлении карты всевозможных путей через пустыню», – вспоминал Урмсон. Но во время этой встречи на чердаке он внезапно осознал, что работа продвигается слишком медленно. «Стало очевидно, что цели мы не достигнем», – сказал он. И действительно, потенциально возможных маршрутов оказалось слишком много. К дате гонок группа успела бы разметить только малую часть их.

Именно благодаря этому факту к Red Team пришло ее второе озарение. DARPA сообщило командам, что, как раз чтобы не дать распланировать прохождение трассы заранее, она будет сообщена командам ровно за два часа до старта, в 4:30 утра. Red Team уже умела качественно прокладывать маршрут через пустыню. А что, если сменить стратегию? Что, если не пытаться создать карту, содержащую результаты прохождения трассы для всех вообразимых траекторий, а научиться хорошо, а главное – моментально, обучать Sandstorm проходить одну-единственную трассу?