"Смотри, куда едешь, компьютер!"

Кто-то скажет: 30 км/час — так ездили на самодвижущихся колясках, как было принято называть автомобили на заре автомобильной эры. В данном случае ирония по поводу медлительности участников гонки в пустыне Мохаве неуместна, зато вполне уместно так их и именовать — самодвижущиеся коляски: В машинах, вышедших на старт “Большого вызова-2005”, не было водителей, эту роль выполняли компьютеры.

Внедорожники-роботы двигались совершенно самостоятельно, без какого-либо вмешательства людей (даже по радио). По условиям соревнований за два часа до старта команды ученых и инженеров, подготовивших эти автомобили, получили компакт-диски с маршрутом, который ввели в электронную память машин. При этом маршрут указывал лишь общее направление гонки, а с преодолением ям, косогоров и прочих препятствий естественного и искусственного происхождения (о создании дополнительных преград позаботились организаторы) компьютеры и управляемые ими внедорожники должны были справиться самостоятельно.

Чтобы машины могли ориентироваться на местности, их создатели применили разные приборы и технологии: радары и лазерные сканеры, ультразвуковые локаторы и видеокамеры...

Едва ли не полстолетия многих занимал вопрос: может ли компьютер думать? Теперь пришло время задаться новым вопросом: может ли компьютер чувствовать? Одно из пяти человеческих чувств — зрение. “Видеть” означает не только воспринимать визуальные образы. Это сложный мыслительный процесс, во время которого человеческий мозг активизирует накопленный опыт, стараясь еще и осознать увиденное. Водителю автомобиля хватает лишь мгновенного взгляда на дорогу, чтобы мгновенно оценить качество ее покрытия, скорость впереди идущей машины, боковым зрением зафиксировать тех, кто движется справа и слева, и решить, что делать дальше. Компьютеру все эти действия надо запрограммировать.

Компьютерное зрение, которое разрабатывается для быстрого и безопасного передвижения автомобилей-роботов, наверняка пригодится и обычным машинам с водителями — чтобы избежать столкновений, при перестроении, при маневрировании в “пробках”... Эта задача с каждым днем приобретает все большую актуальность, поскольку сегодня в автокатастрофах из-за невнимательности или ошибок водителей гибнет больше людей, чем от рака. В 1990 году автокатастрофы были на 9-м месте среди всевозможных причин смертности населения Земли. А к 2020 году они могут выйти на третье место: машин на дорогах все больше и больше. Компьютерное зрение может помешать развитию этой опасной тенденции.

Вот еще несколько цифр. В США почти четверть всех автокатастроф происходит из-за простой невнимательности водителей, а 40 процентов — по вине тех, кто нетрезвым садится за руль. Если машины оборудовать лазером, видеокамерой и компьютером, то, вполне может быть, удастся спасти много жизней.

Прежде конструкторы пытались построить компьютерное зрение на основе радаров или аналогичных систем, использующих отражение света. Но с их помощью автомобиль мог замечать только крупные препятствия и не мог определить, где он едет. Опыт показал, что для решения этой проблемы необходимы видеокамеры, изображение с которых будет считываться и анализироваться в реальном времени.

Несколько лет назад корпорация Intel объявила о выпуске пакета исходных кодов программ для реализации стереоскопического компьютерного зрения. Программный код библиотеки может применяться в самых разных сферах — от обеспечения безопасности до исследований космоса, от игрушек до промышленного производства. Алгоритмы эти, созданные специалистами научно-исследовательских центров Intel в России, использовали для автомобилей-роботов.

Компьютерное зрение автомобиля-робота строится на сочетании сразу нескольких “органов зрения”: в процессоры компьютеров-”водителей” поступает информация не только с нескольких видеокамер, но и с нескольких лазерных дальномеров. Лазеры мгновенно определяют расстояние до более или менее крупных предметов на пути движения машины, и потом эти сведения используются при восстановлении картинки с видеокамер.

Человек смотрит вперед и мгновенно определяет, имеет ли смысл ехать именно в этом направлении. В компьютере такое решение принимается на основе деятельности целого комплекса программ. Чтобы оно было принято быстро и правильно, необходимо также, чтоб процессор просчитывал все варианты как можно быстрее. Похоже, что этого, наконец-то, удалось добиться.

Координаты при движении автомобилей-роботов, участвовавших в “Большом вызове-2005”, определялись с помощью GPS-приемников, а окружающая обстановка обследовалась лазерными дальномерами, радарами, стереокамерами и системой монокулярного зрения. Информация о текущем положении сверялась с цифровой картой. В компьютере, управлявшем победителем гонки, это происходило в среднем 10 раз в секунду, а пиковые показатели достигали 100 раз. Это самый высокий результат среди участников гонки; возможно, именно он и сыграл решающую роль в достижении победы.

А до этого — на первых гонках автомобилей-роботов в марте прошлого года — ни один автомобиль не смог преодолеть больше 12 километров. Инженеры Intel продолжили активно работать с командами из Стэнфорда и университета им. Карнеги-Меллона. В результате им удалось разработать компактные системы с невысоким энергопотреблением и высокой прочностью, которые и были установлены на трех машинах-победителях нынешней гонки. Эту тройку призеров вели по трассе через пустыню компьютеры на базе процессоров Intel Pentium M и Intel Itanium 2.

Интересно, когда автомобили-роботы смогут участвовать в гонках “Формулы-1” и какие компьютерные технологии сделают это возможным?..