Стейвенсу принадлежал алгоритм, обучавший робота регулировать скорость. На дорогах, по которым двигался Stanley в пустыне, встречались заполненные дождевой водой колеи, лужи и рытвины. Попытка преодолеть их на большой скорости привела бы к тому, что машина развалилась бы на части. Поэтому Стейвенс написал программу, определявшую скорость продвижения вперед исходя из данных о вибрации корпуса, поступавших с датчиков, а также из характера и ширины дороги. Как только программа была загружена в память робота, Майк Монтемерло сделал несколько заездов на Stanley, чтобы обеспечить программу данными для последующего анализа и выработки правил.
Трудность состояла в том, что Монтемерло – слишком осторожный водитель. Он внимателен к деталям до невероятной степени. Если выбирать необидную формулировку, можно было бы сказать, что он «стремится избегать риска». «Нам приходилось заклеивать его окно, – вспоминает Трун, – чтобы Майк не видел, как быстро мы едем». Монтемерло однажды заявил остальным членам группы, что он никогда не сядет в беспилотный автомобиль, если его скорость будет больше 8 км в час. Можно сказать, что за рулем Stanley Монтемерло ползал по пустыне, стараясь обхдить стороной не только холмы, но даже объезжать камни. Позже, в гараже алгоритм машинного обучения изучал стиль вождения Монтемерло и формулировал правила, чтобы автомобиль руководствовался ими в будущем. Привыкший к большим скоростям немецких автобанов Трун не одобрял черепашьего темпа, который Stanley перенял у Монтемерло. Поэтому, улучив неделю, когда Монтемерло был в отпуске, Трун перепрограммировал Stanley так, чтобы он шел на 20 % быстрее.
А потом настал тот знаменательный день 2005 года, когда к Труну в его офис в Стэнфорде явился неожиданный посетитель. Трун увидел фигуру в дверном проеме. Фигура сделала несколько шагов вперед и представилась: «Привет. Меня зовут Ларри Пейдж».
Разумеется, Трун знал, кто это такой. Удивительна была степень заинтересованности Пейджа в его проекте. «Ларри всегда был энтузиастом робототехники», – говорит Трун и добавляет, что, если бы Пейдж не основал Google, он мог бы защитить кандидатскую диссертацию по робототехнике. Проект Труна вызывал у него искренний интерес. У него был миллион вопросов. Он хотел понять, насколько реальна технология, сколько времени отделяет нас от беспилотного автомобиля. Столетие? Десятки лет? Пара лет? Что Трун думает на этот счет? На самом деле, Пейдж был настолько заинтересован, что посвятил Труна в свои планы присутствовать на гонках DARPA Grand Challenge. Благодаря общему интересу к беспилотным автомобилям Трун и Пейдж подружились. Со временем их дружба стала крепче, поскольку оба любили браться за задачи, от которых отказывались все остальные, считая их неразрешимыми. В тот момент Себастьян Трун еще не догадывался, что знакомство с Пейджем изменит всю его жизнь.
В 4:30 утра 8 октября 2005 года представители DARPA вручили Red Team USB-накопитель, содержащий файл с 2935 точками – трассу вторых состязаний Grand Challenge. Общая протяженность кольцевого маршрута, начинавшегося и заканчивавшегося в городе Примм, Невада, составляла 212 км.
То, что происходило дальше, очень напоминало первые соревнования. Один из членов группы побежал в ее командный пункт. Другой загрузил файл с точками на общий жесткий диск группы. Компьютерная программа проанализировала точки и добавила тысячи других, так что расстояние между ними, составлявшее в исходном файле примерно 80 м, сократилось до одного-двух. Затем трасса была поделена на участки между членами группы, которым предстояло их проверить. Группа предварительного планирования просматривала каждый участок, проверяя, что он проходим для Sandstorm и Highlander.
В беспокойные минуты вынужденного безделья, пока работала группа предварительного планирования, Уиттакер, Урмсон и Петерсон обсуждали план действий. Первые соревнования, проходившие полтора года назад, были свежи в памяти у всех. В тот раз они сосредоточились на скорости и, может быть, заставили Sandstorm действовать на пределе ее возможностей и за этим пределом.
Поэтому в этот раз тройка решила воспользоваться тактикой «зайца и черепахи». Одна из машин пойдет в комфортном для нее режиме – так медленно, что до финиша она доберется обязательно. Таким образом, если никто больше не сможет финишировать, у Red Team, по крайней мере, будет машина, которая прошла всю дистанцию.
Sandstorm систематически отставала от Highlander по скорости на 10 %, что инженеры связывали с подвеской компьютерного контейнера: из-за его колебаний машине было труднее определить свое местоположение. Поэтому Highlander должен был стать «зайцем» Red Team. Sandstorm отводилась роль «черепахи».
На участках, которые группа предварительного планирования относила к «умеренно сложным», Highlander должен был идти на 20 % быстрее Sandstorm. На «совершенно безопасных» отрезках, решил Уиттакер, Sandstorm разрешено разгоняться до 43 км в час, а Highlander – до 48, то есть на 12,5 % больше. Нужно рассчитывать, говорил Ред, что Highlander пройдет трассу за 6 часов 19 минут со средней скоростью в 38 км в час. Запасной вариант, Sandstorm, должна придти к финишу через 7 часов 1 минуту.
Урмсон и другие члены Red Team наблюдали за ходом гонки из палатки Стэнфорда, потому что оттуда открывался самый лучший вид. Highlander был первым на стартовой позиции. Первые несколько миль он возглавлял гонку. Затем, почти через 27 км, у него начались проблемы. Заглох двигатель, машина остановилась, затем снова двинулась вперед. Во время подъема в горку двигатель заглох снова. В этот раз машина стала скатываться вниз. Со второй попытки она преодолела подъем, но тем не менее на испытаниях ничего подобного не происходило.
Люди из Red Team находились на наблюдательных постах, устроенных DARPA вдоль маршрута. Пришло несколько сообщений, что на 72-м км двигатель, по-видимому, заглох еще раз. Из-за того что двигатель постоянно глох, он не мог вращать генератор, поставляющий электроэнергию для датчиков. Вспомогательные аккумуляторы давали ток, но его было недостаточно для питания основного лидара. В результате карданов подвес, по словам группы, которая вела съемки с вертолета, оказался сориентирован перпендикулярно направлению движения, а в этом положении он бесполезен.
Полуживой робот замедлил ход настолько, что покинувший стартовую позицию вторым Stanley догнал его через 118 км. DARPA гарантировало, что роботы будут перемещаться в «статичной среде», то есть в их поле зрения ничто двигаться не будет. Чтобы Stanley и Highlander не мешали друг другу, DARPA при помощи радиопередатчика остановила Stanley на 2 минуты 45 секунд. Однако, возобновив движение, он вскоре нагнал Highlander второй раз. На этот раз DARPA остановила его на 6 минут 35 секунд. Это не помогло, и Stanley нагнал соперника в третий раз. Наконец, на отметке в 163,3 км, через 5 часов 24 минуты 45 секунд с начала соревнований, DARPA остановило Highlander, дав Stanley возможность обогнать его и занять место во главе гонки. «Stanley обогнал Highlander», – объявил Тетер в шатре наблюдателей, и Трун подпрыгнул от радости.
Вскоре, через 6 часов 53 минуты 58 секунд, Stanley стал первым роботом, которому удалось завершить трассу DARPA Grand Challenge. Тетер лично дал отмашку флагом в черно-белую клетку, когда робот пересекал финишную прямую.
Sandstorm вышла на трассу в 6:50 утра. Робот покинул стартовую позицию с характерным дизельным рыком. Машина успешно прошла через первый, второй и третий тоннели, хотя ошибка в программном обеспечении помешала лидару увидеть их стены. На самом деле, она вела себя безукоризненно в течение 6 часов 30 минут, когда слегка царапнула бортом стену каньона в самом узком месте маршрута. Sandstorm пересекла финишную прямую через 7 часов и 4 минуты после выхода со стартовой позиции, отклонившись всего примерно на 1 % от показателя, на который рассчитывали инженеры. Она сделала именно то, для чего ее предназначали, причем справилась с задачей отлично: пришла второй, если считать по времени. А третьим на финиш приковылял Highlander, затратив 7 часов 14 минут, то есть на 55 минут больше, чем закладывала для него Red Team. В итоге финиша смогли достичь всего пять роботов.
Разумеется, Трун был на седьмом небе. В тот же день он вместе со своей командой поднялся на пьедестал, чтобы получить чек на 2 млн долл. Но не меньше, чем получение большой суммы денег, его радовал другой аспект победы – можно сказать, что она придавала новый смысл существованию робототехники как отрасли. Десятью годами позже общественное мнение относительно робототехники изменилось, конечно. Но тогда, в 2005 году, она связывалась в воображении публики с проектами типа робота-экскурсовода Минервы, которой Трун занимался в 1998 году, – новинка, любопытная к тому же, но никак не связанная с чьей-либо каждодневной жизнью. Другое дело – беспилотный автомобиль. Конечно, вторые гонки DARPA Grand Challenge создавали специально смоделированную среду, отличную от реального мира, – на трассе могли двигаться только автомобили-участники и ничто больше. Тем не менее это был реальный шаг вперед по направлению к настоящим беспилотным автомобилям, которые – и это понимали все, – если когда-либо станут реальностью, изменят нашу жизнь. Стоя перед репортерами, лихорадочно пишущими в блокноты, фотографами и видеооператорами, старающимися не упустить ни одного кадра, и ликующей толпой зрителей, поздравляющей их с победой, Трун и его товарищи по команде наслаждались выпавшим на их долю вниманием. Они видели в нем свидетельство того, что мир наконец начинает осознавать потенциал выбранной ими области деятельности.
Трун был великодушным победителем. «Мы все как отрасль смогли разработать те пять машин, которые завершили гонку, – сказал он. – На самом деле это наша общая победа».
Едва ли можно сказать, что Red Team разделяла его чувства. Досадно было потратить месяцы на испытания Sandstorm и Highlander на самых трудных в мире дорогах, а затем обнаружить, что трасса была еще легче, чем в первый раз. Также досадно было осознавать, что Highlander, судя по его результату в квалификационных заездах, должен был победить. Не менее досадным было понимание, что, если бы руководство группы разрешило Sandstorm идти в полную силу, а не осторожничать и не ограничивать ее скорость, ее самый первый робот тоже вполне мог обогнать Stanley. По обоим пунктам Трун был с ними согласен. «Stanley победил по чистой случайности, – говорил он позднее. – Мы выиграли из-за поломки двигателя в команде Карнеги – Меллона, только и всего».
«Соревнования полностью строились по принципу “победитель забирает все”, – вспоминал Урмсон больше десяти лет спустя. – Приза за второе место не было. На тот момент это означало три года из жизни каждого члена команды. Это было жестоко. Я помню, как выглядел Ред после того, и… я никогда не видел его таким раздавленным, ни до, ни после».
«Это был один из худших провалов во всей моей жизни, – сказал Ред, принимая на себя всю полноту ответственности за те события, которые он до сих пор считает поражением. – Я подвел команду. Я подвел многих. Во многих смыслах я подвел еще большее число людей. Я подвел все профессиональное сообщество и мир в целом, лишив его возможности увидеть самые передовые на тот момент достижения, оценить наш прогресс и составить себе представление, как может выглядеть будущее».
«Я испытывал странное чувство, – вспоминает Урмсон. – В тот день пять машин совершили то, что считалось невозможным. Наша команда своими руками собрала машину, которая смогла это сделать. Мы совершили невозможное – и тем не менее проиграли».
История пишется в Викторвилле
Инженер-интроверт во время разговора с вами смотрит на свою обувь. Инженер-экстраверт смотрит на вашу.
Аноним
Во многих смыслах вторые состязания DARPA Grand Challenge прошли успешно. Приз в 2 млн долл. воспринимался как эффективное вложение в прогресс мобильной робототехники. Большое количество участников, энтузиазм общественности, внимание прессы и в конечном счете тот факт, что результатом мероприятия стали пять машин, способных самостоятельно преодолеть 212 км по сложным пустынным дорогам, – все это создавало у военных чувство, что деньги потрачены с пользой.
Однако внутри DARPA оставалось ощущение, что задача выполнена не до конца. Ни одна команда не представила машины, способной передвигаться в хаосе городских улиц Ирака или Афганистана. Не могло бы еще одно подобное мероприятие еще сильнее простимулировать прогресс?
Так возникла идея DARPA Urban Challenge, соревнований в условиях города, а не пустыни. Тетер объявил о предстоящем событии в апреле 2006 года, назначив сами соревнования на 3 ноября 2007-го, – и вскоре увидел, как на них зарегистрировались 89 команд из разных стран. Тем самым число участников сократилось более чем вдвое по сравнению с прошлым разом, потому что теперь задача воспринималась как значительно более трудная.
Некоторые изменения в формате соревнований, казалось, специально были призваны исключить подход, впервые использованный Редом Уиттакером и его командой на первых и вторых гонках: когда группа техников-людей предварительно сама проходит маршрут на обычных автомобилях и размечает карту для роботов. Организаторы из DARPA планировали выпустить на улицы «города» множество движущихся препятствий, а именно автомобилей, управляемых голливудскими каскадерами и профессиональными водителями. Кроме того, машины многих команд будут вынуждены находиться в этой условной городской среде одновременно.
Главная цель мероприятия состояла в следующем: на трассе роботы должны решить задачи, которые DARPA поставит перед ними – а в этот раз агентство собиралось раскрыть эту информацию только за пять минут до старта. И вообще, в этот раз DARPA окружило подготовку к соревнованиям такой секретностью, что не сообщало даже, в каком штате они планируются. «Мы понимали, что время года будет холодное, значит, наверное, выберут теплое место, – вспоминал один участник. – Одно мы знали точно: они не хотят, чтобы систему можно было запрограммировать заранее. Робот сам должен обладать некоторыми элементами интеллекта и хотя бы отчасти быть способен самостоятельно планировать маршрут и контролировать свое поведение на нем».
Правила требовали от роботов пройти 100 км за 6 часов в городской среде, соблюдая при этом правила дорожного движения согласно «Справочнику водителя штата Калифорния» (California Driver Handbook). Условия соревнований требовали умения обращаться со стандартным североамериканским парковочным местом в степени достаточной, чтобы найти свободное и заехать на него. Ни пешеходов, ни велосипедистов на трассе не допускалось, но в то же время от роботов требовалось решить одну из самых сложных для человека-водителя задач: проехать перекресток, на который участники движения со всех сторон прибывают практически одновременно.
«С точки зрения требований к машине Urban Challenge были гораздо сложнее, – вспоминает Урмсон. – Наши алгоритмы для двух первых соревнований создавались для неподвижного мира. Как только предметы окружающей среды приходят в движение, все становится куда труднее».
Основной идеей было автоматизировать прохождение военных конвоев. Допустим, армейский грузовик везет продукты в отдаленную деревню в Афганистане или Ираке. Где-то впереди срабатывает самодельное взрывное устройство, и автоматическая автоколонна должна объехать воронку, не задев медиков, гражданское население и другие машины в колонне. Более динамичную среду трудно себе вообразить.
Никто даже не задавался вопросом, будет ли команда Университета Карнеги – Меллона участвовать в гонках. А вот каким вопросом в известной мере задавались все, это будет ли Ред возглавлять ее. Раньше Red Team была открыта для всех, и ее ряды в основном состояли из студентов старших курсов, добровольцев или (изредка) – сотрудников Центра полевой робототехники Уиттакера. Но в этот раз DARPA обещало миллион долларов на продолжение исследований командам, которые покажут наилучшие результаты. Карнеги – Меллон был одним из получателей. Кроме того, ставки выросли. Призовой фонд составлял 2 млн долл. Но сверх того команда отстаивала свою репутацию как главных экспертов по робототехнике во всей стране. Она обязана была победить. «Сумма была большая, и руководство университета хотело быть уверенным, что мы в состоянии выиграть ее», – вспоминает Уиттакер. В конце концов, Уиттакер остался во главе команды Urban Challenge, но в этот раз к нему присоединились старшие преподаватели Института робототехники, сформировав подобие комитета.
Кое-кто в университете полагал, что новая группа отличается от старой настолько, что заслуживает нового имени. Название Red Team было хорошо раньше[28], поскольку она была плоть от плоти Реда Уиттакера. Но теперь команда Urban Challenge объединяла все лучшие силы, какие только мог собрать Университет Карнеги – Меллона. Многие ветераны группы решительно противились переименованию. «Для нас это было дикостью, – вспоминает Мишель Гиттлеман, бывшая тогда ассистентом Уиттакера. – Red Team знали все. Бренд уже устоялся. У нас были свои фирменные бейсболки, футболки, куртки…» Тем не менее, желая подчеркнуть создание совершенно новой программы, на этот раз полностью поддерживаемой университетом, команда Карнеги – Меллона сменила название на Tartan Racing[29], намекающее на прозвище спортивных команд университета, которое само по себе было отсылкой к шотландскому происхождению одного из основателей учебного заведения, Эндрю Карнеги.
Новая программа должна была обойтись гораздо дороже миллиона долларов. Поэтому в 2006 году Уиттакер пришел ко мне в кабинет в Техническом центре General Motors. «Почему вы думаете, что выиграете гонку?» – спросил я. «Пыль», – ответил Уиттакер. Он объяснил, что роботы многих команд принимают облака пыли за непреодолимое препятствие, ехать через которое нельзя, в то время как датчики и программное обеспечение команды Карнеги – Меллона совершенно правильно не считают пыль за препятствие вообще. И хотя дорожная пыль вряд ли могла ощутимо повлиять на исход Urban Challenge, его ответ меня убедил. Уиттакер понравился мне с первого взгляда. Его военная выправка, чисто американское позитивное восприятие мира, уверенность, что знания и упорный труд преодолеют все препятствия, если не опускать рук, – всем этим он напомнил мне великих изобретателей и новаторов прошлого, создавших автомобиль сто лет назад. В конце концов, наша корпорация предоставила Уиттакеру 2 млн долл. финансирования и тем самым стала ее главным спонсором. Мы также дали ему возможность пользоваться услугами наших лучших инженеров, а одного из них, Уэнди Чжан, откомандировали в распоряжение команды Tartan Racing в Питтсбург. Машиной Tartan Racing стал Chevy Tahoe 2007 года по прозвищу Boss, в честь моего давнего предшественника, Чарльза «Босса» Кеттеринга[30]. Некоторые другие организации тоже предоставили финансирование в рамках спонсорской поддержки: производитель строительной техники Caterpillar, производитель запчастей Continental, производитель систем GPS Applanix.