Игры роботов

Когда в новостях сообщили о появлении первых машин, способных обходиться без водителя, это никого особенно не удивило.

Еще в sci-fi журнальчиках 30-х годов прошлого века – времени, которое позже назовут «золотым веком» научной фантастики – герои разъезжали в такси, управляемых роботами.

Позже такие «роботакси» переселились на киноэкраны – например, в фильме «Вспомнить все» Арнольда Шварценеггера везет в космопорт смешной робот-водитель Джонни (Джонни, кстати, явился вовсе не из рассказа Филиппа Дика «Воспоминания по сходной цене», а из культового романа Дугласа Адамса «Путеводитель для путешествующих по Галактике автостопом»).

У этих роботов были свои недостатки (Джонни, например, был занудно-вежлив и постоянно насвистывал гимн Норвегии), но со своими обязанностями они справлялись куда лучше, чем водители из плоти и крови. Еще бы: ведь робот ни на мгновение не отвлекается от того, что происходит на дороге, его реакция многократно превосходит человеческую, он не чихает (вроде бы мелочь, но поинтересуйтесь как-нибудь статистикой ДТП, причиной которых является чихание), не обзывает других водителей козлами, не стремится их обогнать или подрезать, не страдает похмельем от выпитого накануне...

Короче говоря, роботы-водители всем были хороши, кроме одного. Казалось, они существуют лишь в воображении любителей научной фантастики.

Первые мили

На самом деле все началось почти три четверти века назад.

На Всемирной выставке 1939 года в Нью-Йорке (она проходила под девизом «Построим мир завтрашнего дня») пять миллионов зрителей посетило павильон компании General Motors «Футурама» – один из первых крупных футурологических проектов, представлявший собой действующий макет города будущего.

Мегаполис 1960-го года был просторным, полным воздуха и света. По широким автострадам между зеркальными небоскребами и утопающими в зелени виллами проносились действующие модели автомашин. Это были электромобили, двигавшиеся по вмонтированным в дорожное покрытие схемам. Всего в «Футураме» было задействовано около 50 тысяч моделей, и общее управление движением осуществлялось по радио.

Человека, придумавшего и воплотившего в жизнь мир «Футурамы», звали Норманн Бел Геддес. Он начинал как театральный художник и сценограф (именно ему принадлежит идея моделировать сценическое пространство светом), но с конца 20-х годов занимался только индустриальным дизайном, причем преимущественно футуристического характера.

В 1932 году Геддес опубликовал книгу «Горизонты», в которой впервые в мире теоретически обосновал важность футуродизайна для технического прогресса человечества. За «Горизонтами» последовали «Метрополис – город 1960 года» (павильон General Motors был зримым воплощением этой книги) и «Магические автострады» (1940 год). Считается, что последняя книга в значительной мере определила идеологию послевоенного дорожного строительства в США, но самым любопытным в ней было то, что Геддес предсказывал появление системы автоматизированного дорожного движения.

Автомобили в сконструированном им будущем либо не требовали водителя вовсе, либо управлялись одним нажатием кнопки (дальше включался автопилот). Не будет преувеличением сказать, что именно идеи Геддеса сыграли ключевую роль в развитии роботизированного автотранспорта, воплотившегося «в железе» спустя четыре десятилетия.

Если Геддес заложил теоретические основы беспилотного автомобилестроения, то его настоящим «отцом» стал немецкий ученый Эрнст Дикманнс из Мюнхенского университета Бундесвера. В начале 80-х годов его команда создала первый прототип управляемого компьютером автомобиля на базе «Мерседеса» S-класса. Этот автомобиль, получивший название VaMoRs прошел первые испытания в Баварии – из соображений безопасности на пустом полигоне, где не было других машин.

Прототип развивал скорость до 96 км/ч и полностью управлялся компьютером.

Дикманнс и его команда продолжили работу над беспилотником в рамках европейского проекта «Прометей» стоимостью 800 миллионов ЭКЮ^[1]. Ими были сконструированы две машины – VaMP (на основе БМВ) и VITA-2 (на основе Даймлер-Бенц), в каждую из которых были встроены 60 параллельно работающих процессоров, которые обрабатывали изображения, поступавшие с четырех видеокамер.

Испытания беспилотников состоялись в 1994 году во Франции близ аэропорта Шарль де Голль. Два автомобиля с гостями мероприятия проехали более 1000 километров по трехрядному шоссе, со скоростью до130 км/ч. Справедливости ради, надо сказать, что в каждой машине все-таки сидел живой водитель: перед перестроением с полосы на полосу или обгоном других автомобилей компьютер предупреждал его о готовящемся маневре, и не начинал его, не получив одобрения человека.

Спустя год улучшенная модель роботомобиля Дикманнса благополучно преодолела дистанцию между Мюнхеном и Копенгагеном и вернулась обратно, двигаясь со скоростью до 180 км/ч(тут надо заметить, что на автобанах Германии за редким исключением отсутствуют ограничения скорости). Несколько раз потребовалось вмешательство водителя-человека (например, на участке трассы, где велись дорожные работы), но в целом компьютер отлично справился с этим сложным заданием. Кроме того, VaMP не использовал систему ориентировки GPS, полагаясь лишь на визуальные данные, полученные с камер.

Работы над «искусственным зрением» автомобилей без водителя велись с начала 90-х годов в итальянской лаборатории Vislab (Парма). «Итальянская модель», в отличие от немецкой, использовавшей всего четыре камеры на машину, была ориентирована на тотальный обзор: камеры устанавливаются по всему периметру автомобиля, под лобовым стеклом, и на зеркалах. Кроме того, на переднем бампере установлено три лазерных сканера, а на крыше – гигантская солнечная батарея.

Демонстрация достижений Vislab состоялась лишь в 2010 году, когда оборудованные «искусственным зрением» электрофургончики Piaggio Porter без водителей за три месяца добрались от Милана до Шанхая (в августе 2010 гда они проехали через Москву).

Велись, разумеется, работы над созданием полноценного автомобиля-беспилотника и в США.

Почти одновременно с Дикманнсом Агентство передовых оборонных исследовательских проектов Министерства обороны США (DARPA) запустило проект ALV (Автономные наземные машины), в котором использовались технологии, разработанные в Университете Карнеги – Меллон, Институтом изучения окружающей среды Мичигана и других научных центров. Первоначально достижения американцев были более скромными, нежели у их европейских коллег: первый робот-автомобиль проекта ALV двигался со скоростью блондинки из анекдота (31 км/ч).

Однако DARPA ставила перед собой несколько иные задачи: в 1987 году ученые проекта AVL совместно со специалистами лаборатории HRL создали внедорожник, который успешно преодолел дистанцию в 610 метров на скорости в3,1 км/ч по сложному рельефу с крутыми склонами, глубокими ущельями, большими камнями и густой растительностью.

В отличие от европейцев, ученые, работавшие на Пентагон, с самого начала ориентировались на создание беспилотных автомобилей-роботов. Этот подход принес плоды: в настоящее время в армии США используются несколько видов дистанционно управляемых машин (ДУМ), оборудованных видеокамерами дневного и ночного видения, лазерными сканерами и так далее. Их спектр очень широк – от крошечного (весом до 1,3 кг) разведчика Recon Scout, пульт управления которым оператор носит на запястье, как часы, до огромного боевого робота Black Knight массой 9,5 тонн.

Этим монстром можно управлять дистанционно (оператор наблюдает за ним на экране), но он оснащен и полуавтономной системой управления, которая обеспечивает маневрирование машины и выбор оптимального маршрута движения в любое время суток. Двигатель «Черного рыцаря» мощностью в 300 л/с позволяет развивать скорость до 77 км/чи обеспечивает хорошую маневренность на пересеченной местности. А если добавить к этому вооружение робота – 30-мм автоматическую пушку со спаренным 7,62 миллиметровым пулеметом – то станет понятно, что спецы из проекта AVL ели свой хлеб не зря.

На пороге нового века

При всех неоспоримых успехах проекта AVL приходится признать, что дистанционно управляемые боевые машины довольно далеки от полностью роботизированных экипажей – как военных, так и гражданских. А создание автономных боевых систем (самостоятельно находящих источники энергии, не зависящих от оператора при решении навигационных задач, вступающих в бой без команды оператора и так далее), согласно открытым источникам, планируется экспертами Пентагона не ранее 30-х годов этого столетия.

Между тем, успехи гражданских автомобилестроителей в этой области уже сейчас поражают воображение. В мае 2010 года в США состоялись испытания «Google-мобилей»: семь гибридных автомобилей «тойота-приус», переоборудованных интернет-гигантом из Силиконовой долины, преодолели в общей сложности 220 тысяч километров по дорогам Америки. За все это время произошло одно-единственное ДТП: в Google-мобиль, остановившийся на красный свет на перекрестке, врезался зазевавшийся водитель-человек.

Испытания были настолько успешными, что в марте 2012 года Невада стала первым американским штатом, где вступил в силу закон, разрешающий езду по автомагистралям автомобилям, «использующим искусственный разум, сенсоры и систему глобального позиционирования, чтобы передвигаться самостоятельно, без активного вмешательства водителя-человека». Для того чтобы иметь возможность управлять роботом-автомобилем, водитель сдает специальный экзамен, после чего, в дополнение к обычным правам, получает еще и лицензию оператора. Первая такая лицензия была выдана 7 мая 2012 года – Google-мобиль получил номерной знак с красным фоном и значком бесконечности. А в августе прошлого года к семейству Google-мобилей добавился кроссовер-беспилотник Lexus RX450h.

В затылок Google дышит автоконцерн Volvo, заявивший, что станет первым брендом, выпустившим на рынок машину с автопилотом (учитывая, что Google делает лишь «мозги» для японских машин, это может оказаться правдой). Согласно концепту Volvo, основная «фишка» беспилотных машин – беспроводное подключение транспортных средств к Интернету. «Общаясь» в Сети, роботы-водители определяют собственное место на дороге, и движение становится почти полностью безопасным. Первую серию беспилотников Volvo обещает выпустить уже в 2014 году, правда, разгоняться в автономном режиме они смогут всего лишь до50 км/ч, а такой скоростью воображения, согласитесь, не поразишь.

А, между тем, именно скорость может стать решающим фактором в будущей судьбе беспилотных автомобилей. Потому что безопасность движения – это, конечно, замечательно, но зрелище тысяч автомобилей, ползущих по автомагистралям с резвостью вагончиков детской железной дороги в парке аттракционов, способно привести в уныние всякого водителя. Тем более, что принципиально проблема вполне разрешима – вспомним немецкий VaMP, разгонявшийся до вполне приличных130 км/ч.

Наглядным доказательством того, что роботы-водители могут развивать устраивающую любителей быстрой езды скорость, служат гонки роботов, устраиваемые по инициативе все той же DARPA. Заявленной целью является создание полностью автономных транспортных средств, поэтому гонки, имеющие солидный призовой фонд, финансируются правительством США.

Впервые гонки DARPA проводились в 2004 году в Неваде. Призовой фонд составлял $1 миллион. 15 автомобилям, управляемым роботами, предстояло проехать 230 километров по пустыне. Стартовать удалось лишь 8 машинам, но лишь одна из них – HUMMER-H1 «SandStorm» команды Red Team из Университета Карнеги-Меллон – сумела преодолеть 12 километров трассы. Остальные застряли на трассе раньше или получили серьезные повреждения.

На следующий год DARPA повторила испытания. Было объявлено, что победитель получит $2 миллиона – для этого нужно было пройти сложный маршрут длиной 212 километров по пустыне Мохаве. В этот раз роботы показали себя лучше: беспилотник команды Стэнфордского университета преодолел маршрут за 6 часов 53 минуты, обойдя две машины команды Red Team (всего в гонках участвовали 22 команды).

В финальном заезде гонок DARPA Urban Challenge 2007 участвовало 11 роботов. Трасса была короче – 96 километров – однако она проходила на военной базе «Джордж», где были воссозданы городские условия. Роботы должны были соблюдать правила дорожного движения, ехать в потоке, уметь парковаться. Дополнительной задачей была доставка условного груза в определенную точку менее чем за 6 часов.

В этих гонках победу одержал робот Boss, созданный на основе внедорожника «Шевроле Тахо», справившийся со своей задачей за 4 часа 10 минут. Сконструировавшая его команда университета Карнеги-Меллон получила приз в 2 миллиона. Но стоит отметить, что на сей раз разрабатывавшим «начинку» беспилотника университетским умникам помогали специалисты корпораций General Motors, Caterpillar и Continental.

В настоящее время DARPA проводит серию соревнований под общим названием DARPA Robotics Challenge. Они начались в октябре 2012 года и продлятся 27 месяцев в три этапа. В отличие от соревнований прежних лет, участникам не нужно будет создавать роботов с нуля: DARPA предоставит некоторым участникам «роботизированные платформы с ногами, руками, туловищем и головами». Таким образом, DARPA Robotics Challenge станут в буквальном смысле соревнованиями андроидов: роботам потребуется выполнить ряд сложных технических задач в таких локациях, как город, разрушенный землетрясением, в условиях техногенной катастрофы, военных действий и так далее.

В Европе, в отличие от США, гонки роботов не проводятся. Существующие мероприятия, такие, как Европейский триал наземных роботов (ELROB) или молодежные показательные выступления роботов Евробот, просто демонстрируют достижения европейской роботехники. Правда, ELROB изначально был организован Бундесвером с целями, близкими к тем, что заявляла DARPA, но это, опять же, скорее военно-прикладные задачи, которые напрямую к гонкам автомобилей-беспилотников отношения не имеют.

Между тем, идея, на которую набрели в Пентагоне в 2004 году, обладает большим коммерческим потенциалом. Представьте, например, гонки уровня «Формулы-1», на которых с профессиональными пилотами болидов соревнуются роботы!

«Формула» идеально подходит для использования роботов еще и потому, что участвующие в ней команды строят болиды по собственным технологиям, что превращает ее в постоянно действующую лабораторию оригинальных технических решений.

Разумеется, для того, чтобы допустить к соревнованиям роботов, придется внести изменения в технический регламент «Формулы-1», зато последствия такого шага могут привести к настоящей революции.

А если роботу-пилоту удастся побить рекорд Хуана Монтойи 2005 года (372,2 км/ч), то водителям-людям останется лишь признать свое поражение (помните Гарри Каспарова, проигравшего компьютеру Deep Blue?) И еще при нашей с вами жизни профессия шофера станет такой же неактуальной, как, например, профессия извозчика...