Автономия. Как появился автомобиль без водителя и что это значит для нашего будущего - Лоуренс Бернс

Иногда трудно было понять, что Уиттакер хочет сказать своими притчами. Петерсон понимал эту как историю о преодолении. Устроит ли тебя жизнь, которая будет обеспечивать тебя пропитанием, но не более того? Или ты из тех, кто готов бросить все силы на достижение по-настоящему масштабной цели?

Некоторые студенты покидали курс Уиттакера, поняв, что он требует большей отдачи, чем та, на которую они способны. Оставшиеся, по существу, бросали все прочие предметы и работали только на него. Петерсон был одним из оставшихся. Он свел к нулю все свои социальные контакты, перестал общаться с семьей. Даже практически перестал спать. Спустя несколько месяцев недосыпа он потерял сознание. К несчастью, это случилось как раз в тот момент, когда он спускался по лестнице. Удар головой, поездка в больницу – но через несколько дней он как ни в чем не бывало снова занимался проектом.

Работая с хорошо мотивированными, но не слишком опытными и к тому же хронически не высыпающимися сотрудниками, можно угодить в массу необычных ситуаций. Однажды утром Уиттакер и Урмсон пришли проверить, как идут дела у студентов, и увидели результат одного из таких приступов трудового энтузиазма, подогретого запредельным количеством кофеина: их сокровище, Humvee, лишился крыши. Один из студентов работал всю ночь и решил, что в салоне машины недостаточно места для компьютеров, аккумуляторов, приводов и прочих компонентов автопилота. Тогда он пошел, вооружился электрическим инструментом и перепилил поддерживающие крышу балки, превратив Humvee в своеобразный кабриолет.

Обычно Уиттакер поощрял подобную инициативу. Однако в данном случае ампутировать крышу не было необходимости. Даже если бы оборудование не вошло в салон, можно было бы снять сиденья или частично вынести его как раз на ту самую крышу. Теперь же машине был закрыт доступ на дороги общего пользования, и каждый раз, вывозя ее на открытое пространство для испытаний, приходилось делать это при помощи эвакуатора. Позорное начало карьеры для автомобиля-робота, главная задача которого – двигаться в режиме полной автономии!

Чтобы обеспечить Humvee автопилотом, Red Team, можно сказать, прибегла к обратному инжинирингу органов чувств, которые использует человек, когда ведет машину. Например, автомобилю нужны были глаза, чтобы видеть, – и группа поставила на него лидары[17] особого типа. Задачей лидара было измерять время, через которое луч света отразится от препятствия и вернется к приемнику. Повторяя эту операцию несколько раз в секунду, лидар мог построить очень приблизительную картину мира вокруг автомобиля.

Основной лидар позволял роботу замечать препятствие в 23 м от себя. Вспомогательные устройства сканировали пространство в радиусе 7 м от переднего среза корпуса машины. Стереокамера – еще один способ видеть окружающий мир. Эта специальная система обрабатывала стереоизображения, поступающие с двух камер. Однако и камеры, и лидар могли подвести, если требовалось «видеть» через обычное для пустынных дорог облако пыли. Чтобы дать машине органы чувств, которые не спасуют перед пылевым облаком, Red Team приобрела акустический радар.

Следующей задачей было непосредственно управление. Поставить ногу, чтобы та нажимала на педаль газа, или руку, чтобы крутить руль, было невозможно, поэтому их место заняли приводы. По существу, это были просто электромоторы: толкающие, крутящие и нажимающие, чтобы таким образом заставить автомобиль ускоряться, тормозить или поворачивать направо или налево.

В центре всей системы находился набор компьютеров, который можно было назвать мозгом робота. Один из них, предоставленный корпорацией Intel, представлял собой сервер на четырехъядерном процессоре Itanium 2 с 3 Гб оперативной памяти. Часть компьютеров была предназначена для того, чтобы комбинировать информацию с лидара, системы стереовидения и радара и таким образом строить картину мира вокруг машины. Другой компьютер использовал данные GPS и отслеживал движение, определяя координаты с точностью до метра. Получив изображение местности и местоположение, компьютеры должны были ответить всего на два вопроса – те самые, которые человек за рулем задает себе тысячи раз: во-первых, с какой скоростью двигаться; во-вторых, куда поворачивать руль?

Уиттакер отводил на сборку робота и написание программного обеспечения сто дней. Дедлайн пришелся на ноябрь, День благодарения приближался, а значительная часть машины еще не была завершена. Например, компьютеры не были соединены между собой, и даже датчики отсутствовали. Однако у робота уже было имя: Sandstorm, Песчаная буря, по имени облаков пыли, которые тот должен был поднять в пустыне Мохаве.

Пустыня беспокоила как Уиттакера, так и Урмсона. Разумеется, предметом их беспокойства было бездорожье, но не только: ухабистые дороги тех мест могли причинить изрядный вред микропроцессорам и датчикам сами по себе. Даже если преодолевать камни и неровности на небольшой скорости, считали студенты, вибрация наверняка повредит память компьютеров. В конце концов, магнитный диск – всего лишь быстро вращающаяся металлическая пластина. Чтение и запись производятся при помощи прецизионной металлической головки, парящей над самой ее поверхностью. Сильные толчки могут заставить головку и пластину соприкоснуться, тогда поверхность пластины будет расцарапана, и накопитель придет в негодность. Та же самая тряска может заставить датчики давать ложные показания.

Поэтому Red Team потратила много времени на разработку защиты компьютеров и датчиков от рывков и толчков, неизбежных при движении Humvee через пустыню. Они решили пойти тем же путем, которым идут автопроизводители, чтобы защитить от рывков и толчков живых людей. Пружины и амортизационные стойки оберегали большой металлический контейнер, находившийся там, где раньше была крыша. Он назывался «e-box» (сокращение от «electronics box», «ящик для электроники»), весил более полутонны и вмещал в себя далеко не только жесткие диски. Там в основном находилось все «нежное» оборудование робота: компьютеры, GPS-приемник, радары и вспомогательные лидары.

Оставалось защитить основной лидар и стереокамеру. Ради этого группа провела бессчетные часы, создавая механизм на базе карданова подвеса, сложного устройства, издавна служившего морякам, чтобы сохранять неизменным положение судового компаса даже в самый сильный шторм. Red Team спроектировала и изготовила собственный подвес, смонтировав внутри него основной лидар и систему стереовидения. Снаружи их защищала сфера, по размеру чуть превышавшая школьный глобус. Небольшие моторчики внутри сферы служили Sandstorm, чтобы поворачивать лидар и камеру туда, куда робот считал нужным посмотреть. Если бортовая карта говорила, что машина сейчас входит в левый поворот, то лидар поворачивался налево, чтобы «смотреть» туда, куда она едет.

Будучи техническим директором группы, Урмсон отвечал за сборку всех этих компонентов в единую систему. Он находился в постоянном стрессе, как из-за личных обстоятельств, так и из-за положения дел в Red Team. В сентябре его жена родила первенца, мальчика. Урмсон, однако, не мог приезжать домой надолго. Он пообещал Уиттакеру, что робот самостоятельно пройдет всю длину гоночной трассы, 240 километров, к полуночи 10 декабря 2003 года, то есть за три месяца до даты соревнований.