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NASA開(kāi)發(fā)AI競(jìng)賽無(wú)人機(jī) 欲挑戰(zhàn)人類職業(yè)玩家

發(fā)布日期:2017-12-10??來(lái)源:騰訊數(shù)碼我要投稿我要評(píng)論

騰訊數(shù)碼訊(佳和)無(wú)人機(jī)及其組件變得越來(lái)越小,效率更高,功能更強(qiáng),有許多人都在研究,想讓無(wú)人機(jī)在半結(jié)構(gòu)化環(huán)境中自動(dòng)飛行,不需要依賴外部定位技術(shù)。賓夕法尼亞大學(xué)在這方面取得了重要進(jìn)步,研究是DARPA部門“Fast Lightweight Autonomy”項(xiàng)目的一部分。

在過(guò)去幾年里,NASA噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室(Jet Propulsion Laboratory,簡(jiǎn)稱JPL)一直在開(kāi)發(fā)小型無(wú)人機(jī)自主技術(shù),項(xiàng)目得到的谷歌的資助。研究人員主要關(guān)注“高速動(dòng)態(tài)操縱”技術(shù),也就是說(shuō)讓無(wú)人機(jī)用嵌入式硬件在室內(nèi)賽道內(nèi)以盡可能快的速度飛行。在最終演示過(guò)程中,JPL讓自主無(wú)人機(jī)與專業(yè)無(wú)人機(jī)競(jìng)賽玩家控制的無(wú)人機(jī)對(duì)決,穿過(guò)充滿障礙物的賽道。

NASA開(kāi)發(fā)AI競(jìng)賽無(wú)人機(jī) 欲挑戰(zhàn)人類職業(yè)玩家

這是一架AI無(wú)人機(jī),完全自主飛行,換言之,無(wú)人機(jī)不需要外部定位技術(shù),也不需要用外置計(jì)算機(jī)控制。AI無(wú)人機(jī)用高通驍龍F(tuán)light主板對(duì)飛機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。無(wú)人機(jī)安裝了兩個(gè)廣角攝像頭,可以自己為路線繪制3D地圖。一個(gè)攝像頭指向前方,一個(gè)指向后方,視野角度超過(guò)250度,視野一直會(huì)保持水平狀態(tài)。兩個(gè)攝像頭繪制出深度地圖,在飛行過(guò)程中,攝像頭和IMU(慣性測(cè)量單元)幫助無(wú)人機(jī)在地圖中定位,完成視覺(jué)慣性測(cè)距,追蹤動(dòng)作。

雖然無(wú)人機(jī)的飛行時(shí)速可以超過(guò)120公里,不過(guò)JPL的倉(cāng)庫(kù)不夠大,無(wú)法讓無(wú)人機(jī)高速飛行。賽道極為復(fù)雜,肯恩o盧(Ken Loo)是一名職業(yè)無(wú)人機(jī)競(jìng)賽玩家,他也覺(jué)得很難,因?yàn)橘惖篮軓?fù)雜,精神會(huì)承受很大壓力。當(dāng)肯恩o盧熟悉賽道之后,他可以在平均11秒多的時(shí)間內(nèi)跑完全程,無(wú)人機(jī)花的時(shí)間平均長(zhǎng)3秒。為什么會(huì)出現(xiàn)時(shí)間上的差異呢?主要是因?yàn)樽灾鳠o(wú)人機(jī)飛行時(shí)更順暢、更平穩(wěn),每一圈的時(shí)間幾乎都是一樣的,而肯恩o盧不一樣,他操縱的無(wú)人機(jī)加速減速都更快,可以對(duì)飛行進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)督,不斷尋找捷徑,自主系統(tǒng)做不到。

JPL管理人員羅勃o雷德(Rob Reid)負(fù)責(zé)該項(xiàng)目,2015年,他曾開(kāi)發(fā)過(guò)微型機(jī)器人太空刺猬。IEEE最近采訪了雷德,討論了AI無(wú)人機(jī)如何無(wú)法戰(zhàn)勝人類的問(wèn)題,以及JPL準(zhǔn)備如何反擊,戰(zhàn)勝人類。

IEEE:這是一次演示比賽,JPL在無(wú)人機(jī)自主研究方面做了哪些工作,最終才能讓AI無(wú)人機(jī)參加比賽呢?

雷德:幾十年來(lái),JPL一直在為航天器、無(wú)人機(jī)開(kāi)發(fā)攝像頭導(dǎo)航技術(shù)。自2013年以來(lái),我們與谷歌在Project Tango上展開(kāi)合作,在過(guò)去2年里,JPL將Tango技術(shù)放進(jìn)無(wú)人機(jī),用來(lái)驗(yàn)證新穎的導(dǎo)航算法。團(tuán)隊(duì)還在研究軌跡優(yōu)化技術(shù),它可以處理氣體力學(xué)、攝像頭動(dòng)態(tài)模糊方面的問(wèn)題。

IEEE:為什么無(wú)人機(jī)競(jìng)賽是展示技術(shù)進(jìn)步的好選擇?

雷德:我們的目標(biāo)是證明無(wú)人機(jī)可以在充滿障礙的環(huán)境中擁有超高自主飛行能力,室內(nèi)無(wú)人機(jī)競(jìng)賽的賽道很復(fù)雜,有許多障礙物,而且無(wú)人機(jī)必須快速穿過(guò)障礙物,這也是一個(gè)原因。

IEEE:你們有沒(méi)有預(yù)料到人類會(huì)獲勝?

雷德:結(jié)果并不意外,我們深信自己的無(wú)人機(jī)系統(tǒng)會(huì)變得很有競(jìng)爭(zhēng)力,無(wú)人機(jī)和人都要學(xué)習(xí),用盡可能快的速度優(yōu)化軌跡,到底誰(shuí)的學(xué)習(xí)更快呢?我們并不知道。飛了一個(gè)下午,肯恩o盧將單圈時(shí)間縮短了幾秒,比算法進(jìn)步更快。在隨后的幾周里,我們對(duì)優(yōu)化技術(shù)進(jìn)行了調(diào)整。

IEEE:無(wú)人機(jī)在導(dǎo)航時(shí)碰到了哪些硬件障礙?它對(duì)比賽的成績(jī)?cè)斐稍鯓拥挠绊懀?/p>

雷德:在室內(nèi)飛行時(shí),最大的限制來(lái)自于嵌入式攝像頭,我們用它追蹤無(wú)人機(jī)動(dòng)作,但是攝像頭的快門速度不夠快,無(wú)人機(jī)飛得太快,太接近地面,或者翻滾、傾斜太快了,導(dǎo)致圖像模糊,無(wú)人機(jī)迷路。我們用兩種辦法解決這個(gè)問(wèn)題:第一種辦法,安裝兩個(gè)廣角攝像頭,一個(gè)向前,一個(gè)向后,可視角度大于250度,無(wú)人機(jī)的視野保持水平狀態(tài);第二種方法,我會(huì)調(diào)整軌跡,對(duì)自轉(zhuǎn)速率、速度重量比進(jìn)行限制。

IEEE:在結(jié)構(gòu)化環(huán)境內(nèi),還要等多久無(wú)人機(jī)才能與人類專業(yè)操縱者一爭(zhēng)高下?

雷德:如果是一般的無(wú)人機(jī)競(jìng)賽,硬件已經(jīng)可以打敗人類專業(yè)玩家了。不過(guò)我們無(wú)法在夜間比賽,如果賽道許多地方出現(xiàn)視覺(jué)重復(fù),也沒(méi)有辦法應(yīng)付。

IEEE:你們會(huì)不會(huì)繼續(xù)推進(jìn)該項(xiàng)目?或者說(shuō),未來(lái)我們可以保持怎樣的期待?

雷德:工作會(huì)繼續(xù),下一步如何推進(jìn)?很遺憾,我不能透露太多。不過(guò)你可以保持期待,未來(lái)會(huì)有更先進(jìn)的無(wú)人機(jī)亮相,它們可以感知障礙物,通過(guò)網(wǎng)絡(luò)更新軌跡。

結(jié)語(yǔ):

無(wú)人機(jī)機(jī)器人技術(shù)正在快速進(jìn)化,比如基于事件的攝像頭可以緩解圖像模糊問(wèn)題,讓飛行更靈動(dòng)。雷德說(shuō)得沒(méi)錯(cuò),無(wú)人機(jī)硬件將會(huì)超越人類,機(jī)器人的挑戰(zhàn)主要來(lái)自軟件,不是硬件,大多數(shù)情況下都是這樣的,只有極少數(shù)例外。話雖如此,并不意味著問(wèn)題更容易解決,讓我們對(duì)JPL無(wú)人機(jī)保持期待吧。a

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