Встроенные системы: Гонки автомашин-роботов, организованные Управлением перспективного планирования оборонных научно-исследовательских работ США (Defense Advanced Research Projects Agency, DARPA) Inte
В 2007 году прошли очередные ежегодные гонки "самобеглых" автомашин, организованные Управлением перспективного планирования оборонных научно-исследовательских работ США (Defense Advanced Research Projects Agency, DARPA), уже несколько лет активно изучающим возможность перемещения автомашин без водителей и спонсирующим гонки автомобилей-роботов, которые проводятся в максимально сложных условиях. В прошлый раз в качестве испытательного полигона была выбрана безжизненная пустыня Мохаве (штат Невада) - пять абсолютно автономных автомобилей, управляемых только компьютерами и сенсорами, добрались до финиша, при этом первые три места заняли внедорожники-роботы, которых через труднопроходимую местность к победе вели компьютеры на базе процессоров Intel Pentium M и Intel Itanium 2. В этот раз организаторы решили ещё больше усложнить обстановку и развернуть полигон в городе!
Разумеется, никто не хотел подвергать рискованным испытаниям какой-либо густонаселенный американский мегаполис. Городские условия были воссозданы на заброшенной базе ВВС США George A.F.B. близ калифорнийского города Викторвилля: дома, перекрёстки, светофоры, "зебры" пешеходных переходов, уличные трассы со всей сопутствующей разметкой и даже знаменитый американский "трафик" - около 300 профессиональных экипажей на автомобилях Ford Taurus имитировали городскую автомобильную сутолоку, которая нередко является предпосылкой к возникновению непростых дорожных ситуаций...
Для участия в таких весьма специфических гонках, получивших название DARPA Urban Challenge Race (гонки в городских условиях под эгидой DARPA), были заявлены 35 машин-роботов. Команда Стэнфордского университета, спонсорскую поддержку которой оказала корпорация Intel, специально разработала новый проект под названием Junior. Робот Junior это автофургон Volkswagen Passat модели 2006 года, в котором рулевое управление, система подачи топлива и тормозная система особым образом модернизированы специалистами лаборатории Volkswagen of America Electronics Research Lab (Пало-Альто, шт. Калифорния). Инженеры этой лаборатории также разработали специальные крепления для множества сложных датчиков.
Создавая Junior, его разработчики изначально заложили в проект гораздо большую гибкость и функциональность, чем у его "пустынных" предшественников, ведь новая гоночная среда предъявляла к участникам состязаний гораздо более серьезные требования. Им пришлось отслеживать перемещения других автомобилей и не только соблюдать рутинные правила дорожного движения, но и учитывать право преимущественного проезда, анализировать последовательность разъезда на перекрёстке, производить парковку, а также в режиме реального времени разбираться в других сложных дорожных ситуациях. Управление автомобилем это сложный комплексный процесс, и если удастся научить компьютер осуществлять его, то это будет колоссальный прорыв в области исследования и разработки искусственного интеллекта.
Важным отличием автомобиля Junior от его предшественников явилась возможность распознавания объектов, расположенных вокруг автомобиля и даже перемещающихся с высокой скоростью. Для сравнения предыдущий робот-автомобиль Стэнфордского университета мог распознавать только неподвижные объекты, при этом расположенные только по ходу его движения. Junior укомплектован гораздо более сложными датчиками, среди которых, например, лазерная матрица для дальнометрии с круговым обзором. Прибор позволяет практически в режиме реального времени создавать трёхмерную картину окружающей обстановки.
 | Компьютеры робота Junior расположены в багажнике (внизу справа) | | | |
Оснащение робота предусматривает также шесть видеокамер, которые охватывают все пространство вокруг автомобиля, лазеры на бамперах, радар, приемники GPS, а также бортовое навигационное оборудование для сбора информации о местоположении автомобиля и характере поведения окружающих объектов. Сердцем данного сложнейшего навигационно-вычислительного комплекса являются 2 компьютера в стоечном исполнении, смонтированных в багажнике, - каждый располагает одним четырёхъядерным процессором Intel Core 2 Quad Q6600 с тактовой частотой 2,4 ГГц и платой Intel D975XBX2 с 2 Гбайтами оперативной памяти. Один из компьютеров отвечал за обработку информации, поступавшей от датчиков, тогда как второй "занимался" контролем системы управления и планированием действий машины-робота. Передача данных от датчиков для обработки на компьютерах осуществлялась с помощью технологии Gigabit Ethernet. Для хранения данных использовались устройства флэш-памяти.
Благодаря такой "начинке", выбранной в силу эффективного сочетания большой вычислительной мощности и низкого энергопотребления, Junior смог обрабатывать гораздо больше информации и осуществлять это существенно быстрее, чем его предшественники; предположительно, Junior оказался примерно в четыре раза "умнее" победителя гонки DARPA Grand Challenge 2005 в пустыне Мохаве. При этом у Junior не было никаких дополнительных источников энергии для питания компьютеров, кроме аккумулятора автомобиля, тогда как все другие команды для питания своих бортовых компьютерных комплексов использовали дополнительные батареи.
Наконец, управлялся Junior с помощью специализированного ПО, в создании которого принимали участие специалисты Stanford Artificial Intelligence Lab и разработчики корпорации Intel. Программные модули, выполняющие задачи распознавания, анализа и планирования, включают алгоритмы машинного самообучения. В результате Junior мог комплексно оценивать дорожную ситуацию, определять свое местоположение и отслеживать перемещения других участников соревнований, а также объектов, представляющих потенциальную опасность. Инженеры из Стэнфорда использовали оптимизирующие библиотеки Intel Performance Primitives (IPP) и ПО "компьютерного зрения" OpenCV для тонкой настройки ПО Junior и максимального увеличения его производительности. Особо отметим, что эти программные технологии были созданы при активном участии сотрудников научно-исследовательских центров Intel в Сарове и Нижнем Новгороде.
Гонки DARPA Urban Challenge начались с нескольких этапов тестовых испытаний. Так, в ходе первого из них автомобили-роботы должны были сначала заехать с внешней стороны круговой дороги внутрь практически сплошного потока автомашин, управляемых водителями, а потом выбраться обратно. Следующим тестом был проезд перекрестка. Скотт Эттингер, один из сотрудников Applications Research Lab корпорации Intel, принимавший самое активное участие в проекте, отметил в своем блоге: "Ни одна из машин-роботов не выполнила тестовые задания абсолютно безошибочно. У водителей, участвовавших в испытаниях, нервы были просто стальными. Как они уворачивались от неожиданных маневров роботов! Это надо было видеть". И всё же примерно треть из заявленных команд успешно прошла все тесты.
Наконец, 3 ноября настал самый сложный этап, участие в котором приняли 11 машин без водителей (забегая вперед, отметим, что до финиша добрались только шесть). Каждой команде был выдан флэш-накопитель с содержащимся на нём описанием "миссии", после чего представители команд ввели цифровые инструкции в компьютеры автомобилей-роботов и запустили двигатели. Собственно, это было последнее действие, осуществленное человеком, - дальнейшее управление автомобили, которым предстояло пройти около 60 миль "городской" трассы, принимали на себя. Контрольное время для прохождения маршрута составляло шесть часов, в него удалось уложиться только пяти участникам.
За каждым из автомобилей-роботов следовал автомобиль судейской коллегии, который фиксировал все ошибки участника. У "штабной" машины была так называемая кнопка "Полной остановки" (E-stop), с помощью которой можно было полностью прекратить движение робота, если он попадал в совсем уж опасную ситуацию. Кстати, для двух машин, неожиданно направившихся в стены зданий, её пришлось задействовать.
Зрители и судьи наблюдали за зрелищем с помощью командного пункта. Каждый автомобиль, управляемый человеком-водителем, располагал видеокамерой, транслировавшей сигнал в командный пункт. Со специального вертолёта велась постоянная видеосъёмка, которая транслировалась на три гигантских проекционных экрана. Кроме того, видео-трансляция велась по Интернету.
 | Компьютерная система робота Boss Университета Карнеги-Меллона | | | |
Робот Junior прошел дистанцию быстрее всех и первым пересёк финишную черту, однако после учёта всех ошибок в процессе прохождения трассы уступил первое место и главный приз в 2 млн долл. автомобилю-роботу по имени Boss, созданному сборной командой Университета Карнеги-Меллона и General Motors. Кстати сказать, Boss, построенный на платформе Chevrolet Tahoe, располагал 10 двухпроцессорными серверами на базе двухъядерных процессоров Intel Core 2 Duo - таким образом, робот Boss управлялся с помощью 40 вычислительных ядер. "8-ядерный" Junior в итоге оказался вторым и принёс своим создателям приз в 1 млн долл. Третье место с призом в 500 тыс. долл. получили создатели автомобиля Odin из Университета Вирджинии.
Источник: пресс-служба корпорации Intel
|
