Дроны. Самоуправляемые автомобили. Летающие роботакси. Если верить заголовкам последних нескольких лет, наземный транспорт в будущем заменят роботизированные дилижансы и приспособления, практически не требующие вмешательства человека, ну разве что только загрузить приложение. Но как насчет остальных 70% поверхности нашей планеты — той части, которая покрыта водой? Конечно, уже существуют подводные дроны, способные записывать видео в 4K для очередной документалки BBC. Транспортные средства с дистанционным управлением (ROV) способны спускаться вниз на тысячи метров, чтобы исследовать океанские отверстия или ремонтировать промышленную инфраструктуру.
Тем не менее, большинство роботов, находящихся сегодня на воде или под водой, все еще сильно зависят от человеческого фактора. И это понятно, учитывая неструктурированную среду морей и слабые коммуникационные возможности для всего, что движется ниже волн. Автономные подводные аппараты (AUV), вероятно, сегодня наиболее близки к умным машинам океана, однако чаще всего следуют заранее запрограммированным инструкциям.
Новое поколение водоплавающих роботов, покоряющих моря — и задействующих искусственный интеллект, машинное зрение, продвинутые датчики и прочие технологии — готово погружаться на глубину. Давайте посмотрим, что нам приготовили инженеры.
Морской трансформер
Ник Рэдфорд, технический директор Houston Mechatronics Inc. (HMI), не решается сказать слово «автономия», рассказывая о лучшем творении своего стартапа — Aquanaut. Он предпочитает термин «общий контроль».
Aquanaut кажется сошедшим с экрана фильма «Трансформеры». Подводный робот начинает каждую миссию в форме подводной лодки, способной автономно преодолевать до 200 километров на аккумуляторе, в зависимости от пункта назначения.
Когда Aquanaut достигает пункта назначения — нефтегазовая промышленность стоит первой на очереди из тех, которые хочет изменить HMI — его четыре специально разработанных и построенных линейных привода принимаются за работу. Aquanaut раскладывается в робота с головой, верхним торсом и двумя манипуляторами, при этом оставаясь на плаву.
Момент озарения, когда инженер понял, как превращать субмарину в робота, возник в день, когда в офисе раскладывали стол. Ответ неожиданно показался очевидным.
«Мы просто собираемся построить большой, гигантский, подводный раскладной стол», говорит Рэдфорд.
Аппаратная часть была не единственной проблемой команды, состоящей из ветеранов робототехники NASA вроде Рэдфорда, которую им следовало решить. Чтобы избавиться от дорогостоящих судов поддержки и больших команд людей, необходимых для управления традиционными ROV, Aquanaut должен был способен в мельчайших деталях чувствовать свою окружающую среду и передавать эту информацию обратно в штаб, используя подводную акустическую коммуникационную систему, которая существовала еще до подключения к Интернету по телефонной линии.
Чтобы решить проблему низкой пропускной способности, HMI оснастила Aquanaut системой машинного зрения, состоящей из акустических, оптических и лазерных датчиков. Все эти плотные данные сжимаются с использованием собственной технологии HMI и передаются одному оператору-человеку, который управляет Aquanaut посредством обычной компьютерной мыши. Даже джойстик не требуется.
«Не знаю никого, кто добился такого уровня автономии в общении с окружающей средой», говорит Рэдфорд.
Ранее в этом году HMI получила 20 миллионов долларов от Transocean, одного из крупнейших в мире подрядчиков по морскому бурению. Этого должно быть достаточно, чтобы закончить прототип Aquanaut, который, по словам Рэдфорда, готов на 99,8%. На начало следующего года уже запланированы «громкие» демонстрации, а коммерческое развертывание — на 2020 год.
«Что дает нам невероятное преимущество, так это то, что мы родились и выросли на создании роботизированных систем для удаленных мест», говорит Рэдфорд. «Это моя жизнь, я сделал на это ставку».
На круиз-контроле
Между тем, стартап из Бостона пытается решить проблему обеспечения автономности судов в море. Sea Machines получила порядка 12,5 миллиона долларов капиталовложений, в списке инвесторов оказалась и Toyota AI.
Sea Machines ищет вдохновение в индустрии автономных автомобилей, разрабатывая так называемые системы «разведки судов», которыми могут быть модифицированы существующие коммерческие суда или свежепостроенные рабочие суда.
В начале этого года стартап объявил о заключении сделки с Maersk, крупнейшей в мире компанией-перевозчиком контейнеров, на развертывание системы искусственного интеллекта, компьютерного зрения и LiDAR на новом контейнеровозе датской компании. Технология работает аналогично продвинутым системам помощи водителю, которые устанавливаются в автомобилях, чтобы избежать опасностей. Доказательство концепции заложит основу для будущей автономной системы предотвращения столкновений.
Не только стартапы пытаются создать автономные системы судовождения. Рэдфорд отметил, что Rolls Royce лидирует в разработке автономных кораблей. Его система Intelligence Awareness использует практически все типы громких современных технологий: нейросети, дополненная реальность, виртуальная реальность и LiDAR.
В режиме дополненной реальности, например, живой поток видео с датчиков корабля мог бы обнаруживать одновременно статические и движущиеся объекты, накладывая на сцену сведения о типах судов в области, а также о расстоянии до них, о курсе и другие данные.
В то время как безопасность является основной мотивацией для автоматизации судов — более 1100 кораблей были потеряны за последние десять лет — эти новые технологии могут сделать суда более эффективными и менее дорогими в эксплуатации.
Морская охота встречает науку
Морские роботы могут играть важную роль в спасении морей от экологических угроз. В частности, от такой угрозы, как крылатка. По данным Фонда поддержки океана, популяция этих ядовитых эндемичных рыб стремительно растет, поскольку рыба находит себе новые ареалы обитания и кушает в тридцать раз больше, чем влезает в желудок. Она стремительно сокращает популяции молодых рифовых рыб. Ученые и инженеры разрабатывают автономных роботов для уничтожения инвазивного хищника.
В Вустерском политехническом институте, например, студенты строят роботов с копьями, которые используют машинное обучение и компьютерное зрение, чтобы отличать крылатку от других водных видов. Студенты обучили алгоритмы на тысячах различных изображений крылаток. В результате получилась машина для убийства крылаток, которая может похвастать точностью более 95%.
Новая волна умных, независимых роботов ныряет, плавает и путешествует по океану и его самым глубоким глубинам. Эти автономные системы не обязательно предназначены для замены людей — скорее для того, чтобы мы могли без риска отправляться туда, куда не могли раньше, или для повышения безопасности на море. Возможно, эти инновации будут вдохновлять роботов, которые когда-нибудь погрузятся в глубины водных планет вдали от Земли.
Верим? Расскажите в нашем чате в Телеграме.
