Кристофер Шулган - Автономия. Как появился автомобиль без водителя и что это значит для нашего будущего

• Название: Автономия. Как появился автомобиль без водителя и что это значит для нашего будущего
• Автор: Кристофер Шулган
• Жанр: Прочая научная литература
• Год: 2021
• ISBN: 978-5-04-102694-3

Беспилотные автомобили – давно уже не плод воображения фантастов, но наша реальность. Мы стоим на пороге технологической революции, и совсем скоро нам не будет необходимости иметь личный транспорт. В будущем машины без водителей имеют все шансы вытеснить классические автомобили, управляемые людьми. Эта технология изменит наше отношение к поездкам, как когда-то смартфон изменил отношение людей к общению. Ее сторонники верят, что беспилотники способны предотвратить более 90% аварий, а также предоставить возможность маломобильным и пожилым людям пользоваться автомобилем без ограничений. Книга Лоуренса Бернса и Кристофера Шулгана – история людей, поверивших в транспорт без водителя и воплотивших свою мечту в жизнь. В формате PDF A4 сохранен издательский макет книги.

---

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.

Ради этого ему приходилось работать по шестнадцать часов в день без выходных. Как-то раз, во время бешеного рабочего марафона, он не спал сорок часов подряд. За неделю до Дня благодарения Уиттакер стал подгонять людей сильнее. По свидетельству журналиста Уэйта Гиббса, он сказал во время одной из встреч с Урмсоном и основными членами команды: «Машина еще не прошла ни фута самостоятельно, а вы обещали, что через две недели это чудо техники пройдет 150 миль. Кто считает, что от этой цели следует отказаться, поднимите руки». Молчание. Никто не поднял руки. Уиттакер улыбнулся, говорит Гиббс, и заметил в своей экспрессивной манере: «Мы вступаем в безумное и проклятое время, в течение которого нам предстоит родить машину и отправить ее в первое путешествие».

Сборка происходила в большой мастерской, расположенной в корпусе космической робототехники Университета Карнеги – Меллона. Представьте себе самую лучшую механическую мастерскую, какую вы видели в жизни, и вы получите достаточно точное представление об этом помещении. Потолок на высоте нескольких этажей, рабочие мостики и площадки на разных уровнях и даже небольшой кран для подъема тяжестей. Токарные и вертикально-сверлильные станки, ящики в верстаках, полные всевозможных инструментов, – и еще другие инструменты и приборы, занимающие каждый квадратный сантиметр горизонтальной поверхности. В подобной мастерской можно было изготовить практически что угодно, в буквальном смысле этого слова.

День благодарения и последовавшие за ним выходные Урмсон и его группа практически безвылазно просидели там. К вечеру воскресенья они соединили достаточное количество компьютеров и датчиков, чтобы Sandstorm начала понемногу оживать. Как раз примерно тогда же группа нашла место для испытаний своего чудовища Франкенштейна. Мест, куда было бы удобно добраться от Карнеги – Меллона, и в то же время подходящих для испытаний трехтонного робота, чадящего выхлопом, с аппетитом поглощающего дизельное топливо, оставляющего за собой масляный след, было немного. Особенно если при этом хочется избежать жертв среди гражданского населения. Решение нашел почтальон Мики Стратерс. Однажды он ехал через мост Хот-Метал-Бридж, направляясь в университет, и смотрел на огни, мерцающие в холодном зимнем воздухе по берегам реки Мононгахила. Они мерцали повсюду, но обширная область по правую сторону моста была темна. Мики знал, что это промышленная земля и там раньше находился последний сталелитейный завод Питтсбурга – LTV Coke Works, закрывшийся в 1998 году. С тех пор территория пустовала.

Стратерс предложил эту площадку Уиттакеру, и тому она очень понравилась, как из-за удобства, так и из-за ее промышленного прошлого. На участке площадью в 168 акров[18] находилось железнодорожное депо, множество служебных построек и старое оборудование; благодаря этому она выглядела так, словно осталась со времен промышленной революции. Она как будто передавала группе дерзкий дух давно прошедших времен строительства Питтсбурга. Участком распоряжались принадлежащие состоятельным семьям фонды. Несколько телефонных звонков – и группа Уиттакера получила разрешение проводить там испытания.

Второго декабря было произведено первое из многочисленных испытаний робота на Coke Works. Заброшенная территория, наполненная ржавеющим оборудованием и пустыми банками из-под машинного масла, была подходящим фоном для угловатого Humvee. Он выглядел скорее как динозавр из юрского периода, чем как одна из самых совершенных машин, когда-либо созданных человеком. Лежал снег. Температура была минус восемь градусов по Цельсию. «Точно как в пустыне Мохаве, да?» – воскликнул, если верить журналу Wired, один из сотрудников. (Уиттакер тем временем разгуливал в рубашке, джинсах и ботинках на босу ногу.) Перед первым запуском Урмсон забрался на корпус, чтобы нажать на кнопку аварийной остановки, если машина вдруг поведет себя нештатно. Придя в движение, робот вначале дернулся в сторону обрыва, но тут же выправился и пошел по заданной траектории. После нескольких благополучных заездов, в 20:51, Урмсон решил дать Sandstorm полную свободу и посмотреть, что выйдет. Он слез с корпуса машины. До испытаний в нее был заложен маршрут овальной формы, контрольные точки которого определялись по GPS. Не смея дышать, группа наблюдала, как робот катался по заданному маршруту полчаса, пройдя в сумме шесть с половиной километров. Никаких аварий. Даже мелких происшествий. Конечно, до 240 километров было еще далеко, но теперь никто не смог бы отрицать, что группа продвигается к намеченной цели.