[Перевод] GhostRider: автономный мотоцикл, положивший начало карьере Энтони Левандовски
Пресс-релиз 14-летней давности, демонстрирующий ранние мечты печально известного инженера
GhostRider, мотоцикл, ездящий без седока, созданный командой инженеров под руководством Энтони Левандовски для соревнования DARPA Grand Challenge в 2004-м
Прим. перев.: Энтони Левандовски — американский инженер, создатель автоматически движущихся средств передвижения. Работал в Waymo, подразделении Google, над созданием робомобиля. Уйдя оттуда, в 2016 году основал компанию Otto, работающую в этой же области. Через пару месяцев компанию приобрела Uber. Через год Waymo обвинила Левандовски в краже конфиденциальных файлов компании, содержавших ключевую информацию по работе систем, необходимых для создания робомобиля.
То, что Waymo утрясла свой иск против Uber по поводу утечки секретов, связанных с лидаром, не означает, что Энтони Левандовски ушёл с экранов радаров. Министерство юстиции США всё ещё может обвинить бывшего инженера Waymo в уголовном преступлении, в краже технических документов у бывшего работодателя. А ещё существует вопрос того, что Левандовски будет делать дальше: использует ли он свой обширный опыт с автономными средствами передвижения для запуска другого стартапа, и вернётся ли в эту область?
Во время дачи показаний в прошлом году, Левандовски не хотел, чтобы его опыт и планы оказались предметом изучения. Когда юристы Waymo задавали ему сотни вопросов, в основном касающихся его деятельности в Waymo и Uber, Левандовски воспользовался пятой поправкой, чтобы избежать давать ответы, способные очернить его. Однако он был готов беседовать о другом своём проекте: GhostRider.
«С каким проектом вы участвовали в соревновании DARPA Challenge 2014 года?» — спросил один юрист, имея в виду известное соревнование, организованное Пентагоном, с призовым фондом в $1 млн, где соревновались создатели автоматических средств передвижения, и которое запустило всю сегодняшнюю индустрию. «Проект назывался GhostRider, это был двухколёсный мотоцикл, — ответил Левандовски. — Он был первым в своём роде, и, честно говоря, это была довольно безумная идея».
Создание GhostRider сделало Левандовски вундеркиндом в области робототехники, обеспечило ему место в последовавшем соревновании DARPA Grand Challenge, и позволило создать первый робомобиль для Google — позже этот шаг сделает его мультимиллионером. В 2007 году Левандовски обессмертил свою роль пионера робомобилей, подарив GhostRider Смитсоновскому национальному музею американской истории.
Левандовского уже много раз опрашивали, и он уже рассказывал о своём проекте. И всё же полную историю GhostRider пока никто не рассказал. Например, судя по всему, проекту беспилотного мотоцикла, запустившего карьеру Левандовски, вообще повезло попасть на конкурс DARPA Grand Challenge.
Наш журнал собрал по кусочкам историю GhostRider, как из новых интервью, так и из тех, что давались во время работы над проектом, а также из других источников, куда входит и пресс-релиз 14-летней давности — блестящая белая папка с надписью GHOSTRIDER ROBOT на обложке — недавно обнаруженный в нашей редакции.
Впервые Левандовски услышал о соревновании DARPA Grand Challenge, когда был аспирантом по инженерному делу в Калифорнийском университете в Беркли в 2002-м. Он сразу же решил, что хочет участвовать в гонке.
Занимаясь мозговым штурмом в гидромассажном бассейне, Левандовски со своим другом, Рэнди Миллером, родили кучу идей, включая мотоцикл без седока и роботизированный погрузчик. «Но идея с мотоциклом оформилась, когда мы ехали назад с конференции Grand Challenge, и нас на шоссе обогнала группа мотоциклистов», — сказал Левандовски в интервью на прошлой неделе.
Мотоцикл, а сначала это был Honda XR, был достаточно лёгким для того, чтобы закинуть его в кузов пикапа, и чтобы Левандовски мог поднимать его, когда тот неизбежно падал. Этот мотоцикл также стал одним из самых недорогих устройств, принимавших участие в соревнованиях от DARPA, поскольку Левандовски оценил стоимость многолетнего проекта в $100 000. Деньги он тратил свои, а также получал финансирование от корпоративных спонсоров и частных доноров.
«Люди переводили деньги через PayPal, десятка оттуда, сотня отсюда, — сказал он, и добавил: — Это было что-то вроде раннего Kickstarter».
Левандовски превратил свой крохотный гараж в лабораторию робототехники, работая над проектом GhostRider
Левандовски начал собирать свой робот-мотоцикл в своём гараже неподалёку от Беркли, привлекши к своему проекту несколько однокурсников-инженеров. Добровольцам в качестве оплаты выдавали буррито, и некоторые из них в итоге даже переехали поближе к проекту. Группу решили назвать «Голубая команда», как дружественное подразделение в военных упражнениях. Своего робота они назвали Dexterit [англ. dexterity — ловкость, быстрота, сноровка / прим. перев.].
Один из членов Голубой команды, Брайон Маджусьяк [Bryon Majusiak], сейчас занимающийся созданием сельскохозяйственных роботов, вспоминает, как однажды Левандовски позвонил ему в 11 вечера, чтобы попросить помочь сгрузить мотоцикл. «Его так впечатлило, что я приехал и помог, и я начал работать с ним постоянно», — вспоминает Маджусьяк.
Первой задачей Голубой команды была установка сервомоторов для управления газом, сцеплением и тормозом. Мотор постоянного тока и червячный редуктор работали с рукоятками. Свинцово-кислотная батарея питала электронику. Левандовски опробовал парочку мотоциклов Honda, но потом для первого Grand Challenge остановился на Yamaha 125. Итоговым мотоциклом GhostRider стал детский питбайк Yamaha 90, выбранный за наличие автоматического сцепления, которое Левандовски называл «спасением».
После установки механических контроллеров, Голубая команда столкнулась с самой трудной задачей. «Чтобы машина двигалась по дороге, нужно немного газануть и не рулить, и она поедет, — писал Левандовски в своих показаниях. — Чтобы заставить мотоцикл ехать вперёд, необходимо сначала создать кучу технологических приблуд, которые просто позволят ему ехать прямо». И добавил: «Создать балансировщик до того, как можно было начинать проверку систем навигации и оптического распознавания, оказалось сложным делом».
В какой-то момент в начале 2003 года, после мучительной разработки, Левандовски вспоминает, как сказал своей команде, что если они не смогут заставить Dexterit проехать милю до следующего воскресенья, то он бросит проект.
Но затем у него произошёл прорыв, он придумал элегантное решение для неразрывно связанных проблем балансировки и поворота. Вместо того, чтобы смещать вес для балансировки, как это делает человек, Голубая команда осознала, что просто подруливая мотоцикл Yamaha в сторону наклона, можно было восстановить баланс.
«Контрруление создаёт центростремительное ускорение, что приводит к появлению вращательного момента, направленного в другую сторону, — сказал мне Левандовски. — И вы просто балансируете туда и сюда, чтобы ехать прямо».
Для поворота мотоцикл отправляли по кривой, удерживая руль прямо. В видео 2003–2004 года можно видеть раннюю версию мотоцикла, который балансирует сам себя, неподвижно стоя на дороге. В более позднем видео его продвинутая версия ездит кругами по газону.
Хотя сама идея звучит просто, у Голубой команды ушли месяцы на то, чтобы достичь плавной езды, похожей на человеческую. Левандовски говорит, что они роняли мотоцикл сотни раз.
Технический документ с соревнования 2004 года раскрывает подробности того, что основными сенсорами мотоцикла были оптические камеры, с дальностью действия до 40 м. Пара монохромных веб-камер смотрела вперёд, сканировала пространство на предмет движущихся препятствий, а одна цветная камера распознавала дорогу. Бортовой компьютер на основе процессора AMD Athlon 64-bit CPU и с 512 MB памяти был способен обрабатывать один кадр за четыре секунды.
Камеры монтировались над передним колесом на кардановом подвесе с гиростабилизацией, а ещё одно устройство с гироскопом и измерением инерции давало данные об ориентации и ускорении. Оптические преобразователи отслеживали угол руля и скорость, а GPS — местоположение мотоцикла.
Команда планировала брать набор маршрутных точек — которые DARPA выдавала незадолго до гонки — и обрабатывать их при помощи специально написанного приложения «чтобы увеличить плотность маршрутных точек и обеспечить устройству более плотный маршрут». Мотоцикл должен был основываться на этих данных и ориентироваться в пустыне, используя при этом камеры для обнаружения камней, ям и других устройств.
«По сути, куча народу собирали разные штуки и смотрели, что из этого работает», — сказал Левандовски. Он надеялся установить механический сканирующий радар на 77 Гц, но не смог обеспечить ему питание. «Я за один день получил разряд тока раз десять, пытаясь понять, где в этом устройстве было замыкание, — вспоминает он. — Мы так и не смогли заставить его работать —, а лазеры мы не пробовали».
Много компонентов предоставили изготовители и продавцы в рамках соглашений, напоминающих спонсорские. Продавец наборов для роботов Hobby Engineering был вовлечён в этот проект, когда Левандовски позвонил его основателю, Эллу Марголису, в 3 часа ночи. «Левандовски был поражён, когда на звонок ответили, — писал в пресс-релизе Марголис во время соревнования. — Он не ожидал ответа, а уж тем более реальной помощи, но достаточно сильно отчаялся для того, чтобы попробовать».
Несколько часов спустя они встретились в демонстрационной комнате Hobby Engineering, где Марголис передал несколько микроконтроллеров и предложил помощь в поисках ошибок, чтобы Левандовски смог успеть к началу демонстрации устройств.
Никто в команде не работал над проектом больше Левандовски, вспоминает Рэнди Миллер, сейчас работающий инженером и разработчиком: «Он мог проработать всю ночь, и пахать два-три дня без остановки, без сна».
С приближением соревнований Левандовски всё больше размышлял о том, что может произойти, если Голубая команда справится с недельными квалификационными тестами в Калифорнии и на самом деле попадёт на это заметное (и потенциально прибыльное) мероприятие. Левандовски сменил глуповатое название Dexterit на более запоминающееся GhostRider и составил пресс-релиз, где был его собственный профиль (в котором он назвал своим кумиром Билла Гейтса), слайды с презентацией и письма от таких спонсоров, как Agilent и Crossbow Technology. В 2004 он также основал компанию Robotic Infantry Inc [роботизированная пехота], чтобы «изучать возможные военные и коммерческие применения данной технологии».
Согласно слайдам презентации, следующие шаги компании должны были включать моделирование компонентов GhostRider в 3D, создание электрической модели из углеволокна, улучшение сенсоров и ПО. К 2007 году Левандовски надеялся выдать продукт, пригодный для езды по дорогам, и готовый к тому, чтобы «рассматривать приобретения технологии и исследовать потенциальные возможности для инвестиций или выхода на IPO».
Голубая команда работала над GhostRider до последней минуты, и добавила удалённое аварийное отключение, на котором настаивала DARPA, всего за несколько дней до начала соревнований. «Как и другим командам, участвовавшим в соревновании, было очень сложно вовремя довести до ума GhostRider, — сказал Левандовски. — Нашим приоритетом было сначала заставить его ездить, а уже потом останавливаться. Остановка не была для нас какой-то проблемой: если что-то не работало, он просто падал».
8 марта 2004 года 25 команд прибыло на калифорнийский гоночный трек недалеко от Лос-Анджелеса на квалификационный заезд. DARPA разметила на дистанции в 2,2 км препятствия, которые встретятся машинам в реальной гонке — холмы грязи, ямы, ограды и яма с песком. Машинам необходимо было пройти проверку по безопасности и завершить не менее двух заездов по дистанции.
Левандовски готовит GhostRider к заезду, 13 марта 2004
К соревнованию Grand Challenge собирались допустить 15 самых быстрых и способных машин, и GhostRider предстояло сражение с командами, имевшими хорошее финансирование — например, от университетов Стэнфорда и Карнэги-Мелон, Калтеха и грузовой компании Oshkosh Truck Corporation.
«В первый год мы прошли квалификацию, — Левандовски сказал в своих показаниях. — И из 109 команд, подавших заявку, квалификацию прошли всего 14, и в том числе мы».
Но как конкретно GhostRider оказался на соревновании, немного непонятно. Голубая команда должна была совершить первый заезд 9 марта, и их уникальный двухколёсный вариант привлёк большую толпу зрителей. К сожалению, Los Angeles Times написала, что в тот день GhostRider завалился на бок, проехав всего 4,5 м. На следующее утро GhostRider снова был в строю, но снова не смог совершить заезд, как написано в новостях DARPA. Левандовски вообще сказал DARPA, что Голубая команда прекращает свои попытки. И GhostRider был такой не один — многие команды с трудом заставляли свои машины ехать, не сталкиваясь с препятствиями, и не съезжая с курса.
11 марта, в последний день квалификаций, 38 команд пытались пройти курс. Голубой команды среди них не было. К концу квалификации семь машин смогли проехать по дистанции по меньшей мере один раз, а ещё восемь попали в разряд «частично завершивших» заезд, как их определила DARPA. Это как раз составило те 15 команд, которые DARPA хотела допустить непосредственно к гонкам 13 марта.
Четырнадцать из пятнадцати команд явились в должное время на гонки. Одна, Rover Systems, инновационный внедорожник с низко расположенным центром тяжести и подруливанием всех четырёх колёс, в список не попала, несмотря на то, что проехала некоторые части курса два раза. Вместо них DARPA решила включить в список GhostRider, который продемонстрировал небольшой прогресс в свой первый день.
Левандовски объяснил это тем, что они «заслужили своё место» в гонке. «Мы показали, что можем заставить мотоцикл выехать из ворот, развернуться, проехать прямо, и врезаться в ограждение», — сказал он. Возможно, проекту помогло то, что Левандовски заставлял мотоцикл ездить по кругу на парковке рядом с треком для квалификационных заездов.
Было ли причиной тому удачный экспромт или умение Левандовски привлечь внимание, но GhostRider получил возможность участвовать в заезде на 230 км по пересечённой местности между городами Барстоу в Калифорнии и Лас-Вегас в Неваде на приз в $1 млн.
GhostRider переворачивается после того, как врезался в стену, на квалификационном заезде 2005 года на DARPA Grand Challenge. В результате он не попал на итоговую гонку.
Левандовски трезво оценивал перспективы GhostRider. «У нас не было шанса выиграть, у нас даже не хватило бы бензина на то, чтобы проехать всю дистанцию, — сказал он. — Но мы надеялись хотя бы выехать из ворот, пройти первые повороты, и потом, наверно, въехать в какое-нибудь дерево метров через 100».
Но когда прозвучал стартовый пистолет, GhostRider не смог даже побить свой личный рекорд в 4,5 м. Вместо того, чтобы с жужжанием умчаться в пустыню, он просто упал. Его соревнование закончилось за несколько секунд.
«Довольно сложно вести мотоцикл вручную, когда он пытается балансировать себя — он сопротивляется, — сказал мне Левандовски. — Поэтому мы отключили стабилизацию, когда вели мотоцикл на старт, а потом забыли щёлкнуть переключателем, чтобы включить её заново. Это был позор».
Позор или не позор, но участие GhostRider в первом заезде Grand Challenge сделало имя 23-летнему инженеру. Поскольку в тот год ни одна машина не дошла до финиша, DARPA пригласила всех финалистов вернуться и поучаствовать в следующей гонке 2005 года, на этот раз на приз в $2 млн.
GhostRider снова не смог закончить квалификационный заезд, хотя на этот раз DARPA не стала включать его в основную гонку. Её выиграл Stanley, робомобиль на базе кросовера Volkswagen Touareg, созданный в Стэнфордском университете командой под руководством Себастьяна Трана.
Слева направо: Энтони Левандовски, Себастьян Тран и Крис Армсон с одним из первых робомобилей от Google.
Тран проникся симпатией к Левандовски, и после гонок устроил ему экскурсию по лаборатории в Стэнфорде. В 2006 Тран пригласил Левандовски помочь ему с проектом разметки камеры VueTool, привлекшим внимание Google, которая наняла всю команду VueTool в следующем году для разработки своей системы StreetView. В течение пары лет Левандовски и Тран создавали первый робомобиль для Google, а остальное — уже история.
Левандовски не готов рассказывать о том, что он будет делать дальше. Но вряд ли это будет связано с мотоциклами. Он смеётся, когда я спрашиваю его, не думал ли он вернуться к идее автономного мотоцикла. «Не думаю, что это удачная платформа для автономных средств передвижения, — говорит он. — Это хорошая вещь для тренировки, и её можно заставить работать, но лишние сложности ни к чему, да и грузы перевозить достаточно сложно».
«Было бы интересно переделать GhostRider чисто для удовольствия, — добавляет он. — Но это не так уж сильно связано с робомобилями».
