Как большой синий фургон 1986 года проложил путь беспилотным автомобилям
В 1986 году синий фургон Chevy часто курсировал по улицам Питтсбурга, штат Пенсильвания, недалеко от Университета Карнеги-Меллона. Стороннему наблюдателю в этом не показалось ничего необычного. Большинство людей прошли бы мимо него, не заметив видеокамеру, выглядывающую из его крыши, или тот факт, что на руле не было рук.
Но если бы кто-нибудь из прохожих остановился, чтобы осмотреть фургон и заглянуть в его салон, он бы понял, что это не обычная машина. Это был первый в мире автомобиль с самостоятельным вождением: новаторская разработка в области информатики и инженерии, каким-то образом созданная в мире, где факсимильные аппараты по-прежнему были преобладающим способом отправки документов, а у большинства телефонов все еще были кабели. Но, несмотря на то, что он застрял в эпоху, когда технологии еще не догнали воображение человечества, фургон — и исследователи, набившиеся в него, — помогли заложить основу для всех прототипов Tesla, Waymos и беспилотных Uber. Наши улицы в 2022 году.
Как появился первый самоуправляемый автомобиль
Вышеупомянутый фургон был спроектирован и построен Навигационной лабораторией Карнеги-Меллона (Navlab) — задолго до появления Всемирной паутины или Google, и с компьютерами, которые были в 10 раз менее мощными, чем Apple Watch первого поколения.
При финансовой поддержке Министерства обороны США подразделение робототехники Карнеги-Меллона создало Navlab в 1984 году для изучения автономной навигации. Как рассказал Digital Trends доктор Чак Торп, профессор компьютерных наук, руководивший проектом, цель заключалась в том, чтобы справиться с «скучными, грязными и опасными» ситуациями.
В частности, министерство обороны стремилось создать автономных разведчиков. Эти разведчики выходили на поле и наносили на карту неизведанные территории, где обычно существует больший риск скрытых мин и врагов — работа, ради которой люди раньше рисковали своей жизнью. Таким образом, Terragator родился в 1983 году.
Шестиколесный Terregator, который на первый взгляд можно было легко принять за предшественника марсохода, был первым в мире автономным роботом для вождения на открытом воздухе, и для того времени, когда мобильные телефоны весили 11 фунтов, это был выдающийся инженерный подвиг. . Он оснащен рядом датчиков и технологий компьютерного зрения, позволяющих избегать препятствий, взбираться по неровной местности, отслеживать пути и многое другое. Работа над Terregator помогла исследователям осознать потенциал этой технологии, и три года спустя Navlab 1 — этот синий фургон Chevy — вышел на улицы.
Navlab 1 был настолько примитивен, насколько это вообще возможно для беспилотного автомобиля. У него не было гладких сенсорных экранов или элементов управления смартфоном, которые вы найдете в современных автономных транспортных средствах. Что у него было, так это полдюжины стоек с компьютерным оборудованием размером с холодильник, полноразмерная видеокамера, выглядывающая из-за лобового стекла, 20-киловаттный генератор и несколько блочных мониторов, используемых для отображения производительности алгоритма горстке людей. аспиранты забились сзади. Вся установка больше походила на фургон для наблюдения ФБР, чем на самоуправляемый проект.
Способ управления Navlab 1 был довольно простым. Его лидарный датчик, аналогичный тому, что используется в последних моделях iPhone, будет стрелять лазерами по объектам, чтобы определить расстояние до них. Вдобавок ко всему, с компьютерным зрением он будет разбивать кадры с видеокамеры, чтобы следить за разметкой полосы движения и определять края дороги, чтобы она не сбивалась с пути. Результаты этих точек данных в конечном итоге помогут ему отправить окончательные команды управления.
Если это звучит как много работы для компьютеров 1980-х годов, то это потому, что так оно и было. Поскольку аппаратное обеспечение еще не достигло таких успехов, потребовались бы годы, чтобы произвести вычисления, и в результате скорость Navlab 1 была ограничена 20 милями в час.
Более того, куча оборудования, набитого в задней части фургона, страдала от плохой вентиляции, и поэтому он также часто ломался и однажды даже загорелся, по словам доктора Дина Померлеу, который присоединился к команде Navlab в качестве доктора философии. . ученик.
Учимся на прошлых ошибках
В то время как Navlab продолжала совершенствовать свои беспилотные модули в последующие годы, только в 1989 году доктор Померлеу научил армейский санитарный автомобиль Humvee камуфляжного цвета — Navlab 2 — учиться на своих ошибках, и группа добилась следующего прорыва.
До 1989 года студенты Navlab жестко кодировали программы, чтобы исправить недостатки беспилотного автомобиля, когда он сталкивался с незнакомыми ситуациями. С другой стороны, алгоритм доктора Померлеу ALVINN (сокращение от «Автономное наземное транспортное средство с нейронной нейтральностью») позволял транспортному средству адаптироваться к сценариям, для которых оно не было запрограммировано, просто наблюдая, как в этом случае отреагирует человек-водитель. Это означало, что в следующий раз, когда Navlab 2 столкнется с тем же сценарием, вмешательство человека не потребуется. Это то, что открыло путь к следующему поколению беспилотных автомобилей, и даже в современных системах на основе искусственного интеллекта можно найти намеки на ALVINN.
Достаточно скоро Navlab 2 мчался со скоростью 55 миль в час в 102-мильном путешествии из Питтсбурга в Эри, штат Пенсильвания. «Это была его первая по-настоящему дальняя поездка, и она убедила меня, что когда-нибудь мы увидим автомобили, которые смогут самостоятельно ездить по дорогам общего пользования», — добавил доктор Померлеу.
Поскольку итерации Navlab зависели от адаптивной нейронной сети, а не от 3D-карт, таких как беспилотный автомобиль Google, их можно было сбрасывать в любое место, которое они раньше не видели, и работать достаточно хорошо. Это то, что в конечном итоге привело к победному кругу подразделения Navlab: почти 3000-мильное путешествие по стране из Питтсбурга в Сан-Диего в 1995 году.
Navlab 5 управлялся самостоятельно на протяжении более 98% пути, а доктор Померлеу и его аспирант доктор Тодд Джохем по очереди давали газ и тормозили. И, несмотря на огромные различия в типах дорог и местности, пара столкнулась с почти нулевыми аномалиями и записала весь опыт на протяжении всей поездки, включая день, когда они демонстрировали ее для бывшего ведущего The Tonight Show Джея Лено, в том, что было одним из них. из первых туристических онлайн-блогов.
«Я думаю, что если вы вернетесь в прошлое и купите одну из этих машин сейчас, — сказал доктор Йохем, который сейчас водит Tesla Model S, в переписке с Digital Trends, — вы будете шокированы тем, насколько она идентична. в некоторых ситуациях к производительности, которую вы видите на автомобилях, которые сейчас коммерческие. Очень горжусь этим».
Члены команды Navlab основали и внесли значительный вклад в ведущие современные проекты беспилотных автомобилей, такие как Uber, Google, Tesla и другие. Тем не менее, несмотря на прогресс, достигнутый отраслью, д-р Померлеу считает, что «зима ИИ», термин, используемый в академических кругах для описания периода низкого финансирования и роста в области, может замаячить за углом для автономных транспортных средств и Илона. Маск может быть виноват.
Хотя доктор Померлю согласен с тем, что Маск помог продвинуть эру беспилотного вождения, его подход к автономии, который слишком сильно зависит от датчиков камеры и бессердечной политики в отношении безопасности водителя, вызывает беспокойство. «В конечном счете, чрезмерные обещания и недопоставки, на мой взгляд, бессовестны и могут привести к еще одной «автомобильной зиме», — добавил он.
На момент написания статьи Национальная администрация безопасности дорожного движения США объявила, что проводит расследование в отношении Tesla за то, что она позволяет водителям играть в видеоигры на экране приборной панели, когда автомобиль движется на автопилоте.
Таким образом, работа таких исследователей, как доктор Торп, еще не достигла своего финиша. «Тридцать лет назад я предсказал, что доживу до пенсии на самоуправляемом автомобиле, — пошутил он, — думаю, я еще не могу уйти на пенсию».