Недолгая дорога в дюнах, или гонки автономных роботов

Рев двигателей посреди бескрайних просторов; тучи пыли, летящие из-под колес; толпы возбужденных зрителей... Такую картину можно было лицезреть во второй уикэнд марта в пустыне Мохаве, раскинувшейся на территории Калифорнии и Невады. Правда, от знакомого по телетрансляциям ралли "Париж-Дакар" происходящее отличалось одним, весьма веским обстоятельством: на сей раз за рулем автомобилей не было никого, а колею по пустыне в соответствии с заданным маршрутом они прокладывали самостоятельно, подчиняясь собственному "интеллекту".

Подобных соревнований в истории еще не было: "Грандиозное состязание" (Grand Challenge) автономных наземных ботов с призом 1 миллион долларов, организованное под эгидой Агентства передовых оборонных исследований (DARPA) при Министерстве обороны Соединенных Штатов, проводилось в нынешнем году впервые.

Стартовавшим в окрестностях калифорнийского городка Барстоу электронным повозкам предстояло преодолеть 228 километров, полагаясь исключительно на приборы. Символично, что конечным пунктом гонки был намечен невадский городок Примм, расположенный неподалеку от азартного Лас-Вегаса: в силу новизны и непредсказуемости соревнование организаторам и участникам представлялось настоящей рулеткой, к тому же, согласно неумолимым правилам, "победитель забирал все". Правда, для этого было необходимо не просто добраться до финиша, но еще и уложиться в десять часов.

Нынешнюю гонку в DARPA вовсе не считают праздной затеей: дело в том, что в ближайшее время Пентагон собирается получить от Конгресса карт-бланш на разработку автономного военного робота, который должен вступить в строй к 2015 году. Учитывая столь сжатые сроки, военные позарез нуждаются в свежих идеях, часть которых, как планировалось, и должна была подкинуть нынешняя гонка. Как не без сарказма отметили дотошные журналисты, на милитаристскую направленность состязаний указывает даже то, что протяженность дистанции гонки совпадает с расстоянием между Багдадом и Тикритом - родным городом отставного иракского диктатора.

"Мы преследовали две основные цели: ускорить развитие технологии и дать возможность проявить себя тем ребятам, кто не работает на Министерство обороны", - заявил глава оргкомитета Хосе Негрон (Jose Negron). Что ж, в этом организаторы преуспели: костяк большинства команд составляли студенты и преподаватели американских вузов (в силу "оборонной" специфики мероприятия ботов-"иностранцев" на дорожке не ждали). Увы, хотя с апреля по октябрь прошлого года в списках соискателей Гран-при зарегистрировалось около сотни команд, в назначенный день на старт вышла лишь четверть из них. Наиболее активным (четырнадцать ботов) был самый "высокотехнологичный" штат - Калифорния. Несмотря на отсутствие "комиссионного сбора" с участников ралли, большинству команд этот старт влетел в копеечку: во время подготовки им пришлось потратиться на проведение исследовательских работ и на оснастку своих "внедорожников" дорогостоящими сенсорами и системами спутниковой связи. Хотя организаторам проведение гонки обошлось в 13 миллионов долларов, команды-участницы в совокупности выложили впятеро большую сумму.

Проверить себя в деле будущим "кораблям пустыни" предстояло задолго до намеченного старта - уже 8 марта начались предварительные испытания на калифорнийском спидвее, в "квалификационном" двухкилометровом заезде по S-образной трассе. Как оказалось, столь ранние "экзамены" не были пустой формальностью: "отстреляться" в первый же день не удалось никому. Главному неудачнику, детищу студенческой команды из Пало Верде с гордым именем RoadWarrior, удалось проехать всего полсотни метров, после чего "Дорожный воин", с разбегу протаранив ограждение, лишился всяких признаков жизни. Не больше преуспели и его "коллеги": из-за череды поломок калифорнийская колея превратилась в гигантский ангар, где бригады техников экстренно восстанавливали своих питомцев, подчас попутно внося существенные изменения в их конструкцию. Наряду с проверкой электронных датчиков и систем искусственного интеллекта будущих "стайеров", тестовый прогон стал жесточайшим испытанием нервов их создателей: так, после пары ночных бдений с паяльником в руках лос-анджелесский коллектив авторов бота по имени A.I.Motorvator остался без своего старшего электронщика, махнувшего рукой на эту "сумасбродную затею".

Доехать до конца тренировочной дорожки удалось лишь семерым. При этом основной фаворит, а по совместительству самый дорогой участник гонки - SandStorm, созданный в стенах университета Карнеги-Меллона при содействии компаний Boeing и Intel, - справился с задачей лишь со второй попытки. Из-за неудачного маневра бот стоимостью 3,5 миллиона "зеленых" не справился с управлением и с грохотом перевернулся. После этого членам команды стоило немалых усилий, дабы привести "в чувство" свое чадо (один лишь "аварийный" комплект навигационных приборов обошелся в четверть миллиона). Видя, что с помпой организованное мероприятие на глазах теряет участников (и интерес прессы), оргкомитет в экстренном порядке внес поправки в правила соревнований, разрешив засветиться на главном старте всем желающим. Впрочем, "травмы" на предварительной стадии дали себя знать, и на исходные позиции в Барстоу вышли всего лишь пятнадцать соискателей Гран-при, из которых двое отказались от соревнований незадолго до стартового выстрела.

И вот настал час решающей битвы. К месту событий стройными рядами подтянулись военные чины, журналисты, хайтек-специалисты. Своим присутствием мероприятие почтил и один из "отцов" Apple, технологический гуру Стивен Возняк, приехавший на своем оборудованном спутниковой связью "Хаммере" вместе со старым другом и соратником по легендарному компьютерному клубу "Homebrew" Дэном Соколом (Dan Sokol). Как заявил расчувствовавшийся Дэн, "это пахнет чем-то большим - вроде событий, которые привели к рождению Интернета и которых сейчас уже никто не помнит".

"Час X" пробил в шесть часов утра 13 марта: ревя моторами, участники гонки один за другим покидали стартовые позиции. Границы маршрута были заданы множеством точек, географические координаты которых в ASCII-формате были розданы на "сидюках" всем командам за три часа до старта. Как и было обещано, маршрут следования ботов оказался непрост: помимо грунтовых дорог их ждало песчаное бездорожье, перемежающееся коварными буераками и мутными зеркалами дождевых луж. Этим, вероятно, и объясняется фиаско некоторых бедолаг, преодолевших считанные метры. К счастью, автомобильное движение в зоне проведения ралли было перекрыто - иначе наверняка не обошлось бы без человеческих жертв: с премудростями правил дорожного движения большинство ботов явно не были знакомы.

За каждым из стартовавших пристально наблюдали с вертолета; кроме того, в контрольных точках дежурили представители жюри, следившие за тем, чтобы при объезде препятствий чересчур осторожные боты не пересекли границ трассы. Впрочем, участники гонки не дали лайнсменам повода "власть употребить": все до единого завершили свой путь невдалеке от стартовой черты, пав жертвами бездорожья и глюков в собственном оборудовании. Миллионером в этот день, увы, так никто и не стал: часть машин перевернулась, часть застряла в грязи, а некоторые закончили свой путь куда "изобретательнее". Так, потеряв ориентацию, шестиколесный посланец Луизианы Cajunbot въехал в колючую проволоку ограждения, где и запутался намертво. Его "коллега по несчастью", Axion Racing из Калифорнии, принялся ездить по пустыне кругами, жалобно трубя клаксоном. Впрочем, обиднее всех было представителям Вирджинского технологического института, чей бот по имени Cliff вообще не тронулся с места из-за неисправности системы зажигания.

Неофициальным победителем гонки стал уже упомянутый SandStorm, за четверть часа преодолевший 12 километров (лишь 20-ю часть дистанции!), после чего его ведущая ось сломалась, а одно из передних колес задымило. Следом за гостем с севера идут калифорнийцы: на втором месте - SciAutonics II из городка Таузенд Оукс, созданный при содействии израильской военно-промышленной компании Elbit Systems (его достижение - 10,8 километров), а замкнул тройку лидеров Team Dad - детище братьев Холл, совладельцев фирмы по производству навигационной аппаратуры из Морган-Хилла (9,7 километров). Общая статистика "забега" неутешительна: девять из "чертовой дюжины" участников не смогли преодолеть и трех километров. Спустя четыре часа после старта, когда в безнадежный ступор впал последний бот, жюри протрубило отбой.

"Это был трудный тест. Мы предполагали подобный исход, поскольку все базируется на еще очень сырой технологии", - заявила журналистам пресс-секретарь DARPA Джен Уолкер (Jan Walker), явно пытавшаяся сохранить хорошую мину при плохой игре. По ее словам, сотрудники агентства рады уже тому, что некоторые "умные" машины смогли проехать больше пяти миль. Как шутят острословы из рядов освещавшей шоу журналистской братии, "робота с водительской лицензией мы увидим еще нескоро". Что ж, по крайней мере на пару лет это утверждение может оказаться правдой: нерастраченный миллион долларов "уйдет" на следующий забег, который планируется провести в 2006 году. А пока участникам калифорнийского ралли остается лишь утешаться тем, что они вписали свои имена в историю "колесного разума". Как заявил один из них, "круче всего то, что отныне мы можем с гордостью заявить, что знаем, как все начиналось".

Неофициальное первое место

Команда: Red Team
Откуда: Институт Карнеги-Меллон (Питтсбург, Пенсильвания)
Капитан: Уильям Уиттекер (William "Red" Whittaker)
Бот: SandStorm
Преодоленный путь: 12 километров

Лидер гонки представляет собой модифицированную модель работающего на дизельном топливе армейского джипа HMMWV (High Mobility Multi-purpose Wheeled Vehicle) образца 1986 года. Полгода назад, когда машина попала в руки Red Team, она представляла собой жалкое зрелище. Впрочем, силами слаженного студенческого коллектива "ветерана" удалось не только вернуть к жизни, но и наделить совершенно новой функциональностью. По сравнению с "прошлой инкарнацией" рыночная стоимость джипа выросла на пару порядков, при этом к его нынешней оснастке приложил руку не один десяток компаний.

Обходить преграды боту помогает ультразвуковой радар, система стереовидения от компании SAIC и бортовой сканирующий лазер. В каждый момент времени позиция автомобиля в пространстве определяется по шести осям инерционной системы координат (этим заведует GPS-локатор от Omnistar, работающий в связке с инерционным датчиком от Applanix). Для управления передвижением бота используются сенсоры ALCOA, контроллеры Advanced Motion Controls, а также многочисленные "фюзеляжные детали" производства Boeing.

Выбор красного в качестве цвета Red Team не случаен - по словам питтсбургцев, он характеризует их характер. Кроме того, Red - сетевой псевдоним профессора Уиттекера, являющегося мозговым центром и вдохновителем команды (происхождение ника объясняется просто: однажды отчаянный исследователь выкрасил свою шевелюру в огненный цвет). Неуемный темперамент и азарт Red Team вполне понятен - средний возраст ее членов не дотягивает и до 25 лет.

Неофициальное второе место

Команда: SciAutonics II
Откуда: компания Rockwell Scientific (Таузенд Оукс, Калифорния)
Капитан: Пол Гантнер (Paul Gunthner)
Бот: SciAutonics II
Преодоленный путь: 10,8 километров

Среди всех участниц ралли команда SciAutonics стала единственной, выведшей на старт сразу два бота. Завоевавшая "серебро" модель представляет собой пустынный внедорожник Dune Buggy, производимый израильской компанией Tomcar.

Трехуровневая система контроля включает драйвер управления автомобилем, систему точного следования маршруту на базе GPS и многочисленные датчики, в том числе - видеокамеры, ультразвуковые и инфракрасные радары. При обработке показаний сенсоров используются весовые коэффициенты, определяемые их важностью в конкретной ситуации. "Мозг" бота - его центральный компьютер, выбирающий направление и скорость движения под руководством специально разработанного калифорнийцами "бихевиорального" (поведенческого) софта.

Стоит заметить, что собранному на базе сельскохозяйственного трактора "старшему брату" этого бота - SciAutonics I - удалось проехать по пустыне всего лишь милю. Впрочем, и этого хватило, чтобы питомцы конструкторской группы из Таузенд Оукс завоевали "золото" в неформальном командном зачете.

Неофициальное третье место

Команда: Team DAD
Откуда: компания Digital Auto Drive (Морган Хилл, Калифорния)
Капитан: Дэвид Холл (David Hall)
Бот: Team DAD
Преодоленный путь: 9,7 километров

Участие в гонке DARPA стало не только захватывающим приключением для братьев Холл, но и отличной рекламой для их фирмы, разрабатывающей навигационные средства. В тройке лидеров их детище является, пожалуй, самым "мирным" представителем: высокотехнологичная система покоится на крыше обычного джипа от Toyota. В конструкции бота задействовано семейное "ноу-хау" - программное обеспечение синтеза трехмерной карты поверхности земли на базе картинки, получаемой с камер, расположенных под разными углами. Производительность метода - до шестидесяти "трехмерных" кадров в секунду, что, по мнению братьев, вполне достаточно для корректировки курса автомобиля на скорости до 160 километров в час. Управляет машиной система из DSP-процессоров, один из которых обрабатывает графику, другой контролирует сервомоторы, а третий следит за текущим местоположением при помощи GPS-приемника.

Компьютерра-Онлайн, 6 апреля 2004 года