האתגר הגדול של DARPA (Grand Challenge)

מרוץ בלי נהגים, בשביל הצבא

האתגר הגדול של DARPA (DARPA Grand Challenge) היה סדרת תחרויות פרסים לרכבים אוטונומיים — רכבים שנוסעים בלי נהג ובלי שליטה מרחוק — שמימנה DARPA, סוכנות פרויקטי המחקר המתקדמים של משרד ההגנה האמריקאי. הקונגרס הסמיך את הסוכנות להציע פרס כספי, ברקע עמד יעד שהקונגרס קבע בחוק משנת 2000: שעד 2015 שליש מכלי הרכב הקרביים הקרקעיים המבצעיים של הצבא יהיו בלתי מאוישים. בסיכום שפרסמה DARPA ב-2014 היא תיארה את המטרה הרחוקה כרכבים שיחליפו חיילים וחיילות במשימות מסוכנות, כמו שיירות אספקה, וכתבה שזה היה הניסיון הגדול הראשון שלה להשתמש בתחרות עם פרס כדי למשוך מתחרים ורעיונות חדשים מעבר לקבלני הביטחון הרגילים. לפי מאמר הצוות של סטנפורד, הכללים היו פשוטים: להשלים מסלול שטח במדבר בפחות מעשר שעות, בלי שום התערבות אנושית — אנשי DARPA הניעו את הרכב, ומאותו רגע הוא נהג בעצמו. המסלול נשמר בסוד עד שעתיים לפני הזינוק, ואז קיבלה כל קבוצה קובץ של נקודות ציון ומגבלות מהירות. בתחרות יכלו להשתתף קבוצות מכל העולם, בתנאי שיש בהן לפחות אזרח אמריקאי אחד, ונרשמו אליה בתי ספר תיכוניים, אוניברסיטאות, חברות וארגונים אחרים.

2004: אף רכב לא הגיע לקו הסיום

המרוץ הראשון נערך ב-13 במרץ 2004. עם שחר יצאו 15 רכבים מקו הזינוק במדבר ליד בארסטו שבקליפורניה, למסלול שלפי DARPA היה באורך 142 מייל, עד העיירה פרים שבנבדה, על פרס של מיליון דולר. לפי מאמר הצוות של סטנפורד נרשמו 107 קבוצות, ואף רכב לא השלים את המסלול. הרחוק ביותר הגיע Sandstorm, האמר מוסב של הקבוצה האדומה מאוניברסיטת קרנגי מלון: לפי DARPA, 7.5 מייל בלבד, עד שירד מהדרך בפנייה חדה ונתקע על סוללת עפר. לפי ויקיפדיה, הרכבים סבלו מבלמים תקועים, צירים שבורים, התהפכויות וציוד ניווט לווייני שכשל, ואחד מהם התהפך עוד באזור הזינוק. טום סטראט, סגן מנהל התוכנית, תיאר שני סוגי כשל: רכבים שעקבו היטב אחרי נקודות ה-GPS אבל לא זיהו מכשולים בדרך, ורכבים שזיהו מכשולים היטב אבל התקשו לעקוב אחרי הנקודות, או שנבהלו מהצל של עצמם וראו מכשולים שלא היו שם. הפרס לא חולק — אבל כבר למחרת הכריזה DARPA על מרוץ שני בסתיו 2005, והפרס הועלה לשני מיליון דולר.

2005: חמישה מסיימים, וסטנלי ראשון

המרוץ השני יצא לדרך ב-8 באוקטובר 2005. לפי DARPA נרשמו 195 קבוצות; לפי מאמר הצוות של סטנפורד, 23 רכבים זינקו בפועל, והמסלול התחיל והסתיים בפרים. DARPA מציינת אורך של 132 מייל. הפעם הדרך הייתה מפותלת יותר: שלוש מנהרות צרות, יותר ממאה פניות חדות, וסיום במעבר ההררי הצר Beer Bottle Pass. חמישה רכבים השלימו את המסלול. ראשון חצה את קו הסיום Stanley של אוניברסיטת סטנפורד, בזמן של 6 שעות ו-53 דקות, וזכה בשני מיליון הדולר. אחריו הגיעו שני הרכבים של קרנגי מלון, Sandstorm ו-H1ghlander, והיריבות בין שתי האוניברסיטאות הייתה חלק מהסיפור: סבסטיאן תרון, ראש צוות סטנפורד, היה בעבר חבר סגל בקרנגי מלון ועמיתו של רד ויטאקר, ראש הצוות שם. לפי מאמר הצוות של סטנפורד, סטנלי עקף את H1ghlander במייל ה-101.5, אחרי שהמארגנים עצרו את H1ghlander. Kat-5, הרכב של קבוצה מפרברי ניו אורלינס שנפגעה באותה שנה מהוריקן קתרינה, סיים רביעי. החמישי, המשאית TerraMax של Oshkosh, בילה את הלילה על המסלול וסיים רק למחרת — מעבר למגבלת עשר השעות.

בתוך סטנלי: לייזרים על הגג ולמידת מכונה

סטנלי היה פולקסווגן טוארג שהותאם לנהיגה אוטונומית בשיתוף מעבדת המחקר האלקטרוני של פולקסווגן. לפי ויקיפדיה, על הגג הותקנו חמישה חיישני לידאר שבנו מפה תלת-ממדית של השטח, לצד GPS, חיישני תנועה ומצלמת וידאו שראתה רחוק יותר מהלייזרים. סטנפורד לא השתתפה במרוץ 2004. מאמר הצוות, בראשות תרון, מייחס את ההצלחה לשימוש נרחב בלמידת מכונה, לפני המרוץ ובמהלכו, ולבדיקות שטח מקיפות. דוגמה אחת: כדי ללמד את הרכב מה נחשב שטח שאפשר לנסוע בו, נהג אנושי נסע רק על שטח פנוי ממכשולים; התוכנה סימנה את מה שהרכב עבר עליו כנסיע ואת השוליים כמכשול, וכיווננה לפי זה את הפרמטרים של עצמה. מערכת הראייה, שהתעדכנה תוך כדי נסיעה לגבי איך נראית הדרך, זיהתה את H1ghlander במרחק 40 מטר — לפי המאמר, בערך פי שניים מטווח הלייזרים. הכותבים גם הודו במגבלה המרכזית: סביבת המרוץ הייתה סטטית, וסטנלי לא ידע לנסוע בתנועה. כדי שמכוניות אוטונומיות יצליחו, כתבו, רובוטים כמו סטנלי יצטרכו לזהות תנועה של רכבים אחרים ולהגיב אליה.

2007: האתגר העירוני

המרוץ השלישי, ה-Urban Challenge, נערך ב-3 בנובמבר 2007 בבסיס חיל האוויר הסגור ג'ורג' בוויקטורוויל שבקליפורניה, שהפך לעיר מדומה. הפעם הרכבים לא נסעו לבד: הם נדרשו לציית לחוקי התנועה של קליפורניה, להשתלב בתנועה, לשמור על סדר הקדימה בצומת שבו כל הכיוונים חייבים לעצור, ולחנות — כשסביבם נוסעים רובוטים מתחרים ונהגי פעלולים מקצועיים. DARPA גם שינתה את המודל: 11 קבוצות במסלול מיוחד יכלו לקבל מימון פיתוח של עד מיליון דולר כל אחת, ובהן שיתופי פעולה של אוניברסיטאות עם תעשיית הרכב, כמו קרנגי מלון עם ג'נרל מוטורס וסטנפורד עם פולקסווגן. לגמר עלו 11 רכבים, ושישה השלימו את המסלול — שניים מהם, Little Ben ו-Skynet, מעבר למגבלת שש השעות. לפי DARPA, הדירוג נקבע בנקודות, לפי זמן הנסיעה ולפי היכולת לציית לחוקי הנהיגה. במקום הראשון, ובשני מיליון דולר, זכה Boss — שברולט טאהו של הצוות Tartan Racing מקרנגי מלון וג'נרל מוטורס. שני, עם מיליון דולר, היה Junior של סטנפורד, ושלישי, עם חצי מיליון דולר, Odin של אוניברסיטת וירג'יניה טק.

מהמדבר לרובוטקסי

DARPA עצמה כתבה ב-2014 שלא קל לכמת את השפעת התחרויות על התפתחות הרכב האוטונומי. ובכל זאת, יש קווים ישירים. לפי ויקיפדיה, שורשיה של ויימו, חברת הרובוטקסי של Alphabet, בצוות המרוצים של סטנפורד: תרון ומהנדסים שבנו את Stanley ואת Junior פיתחו את התוכנה עוד לפני שהגיעו לגוגל, וזו הפכה לגרעין של פרויקט הרכב האוטונומי שגוגל התחילה בינואר 2009. כריס אורמסון, המנהל הטכני של צוותי קרנגי מלון בשלושת המרוצים, הצטרף לפרויקט באותה שנה והחליף את תרון בהובלתו ב-2013. קייל ווגט, שהשתתף כבר במרוץ 2004, היה בהמשך בין מייסדי Cruise. גם מודל התחרות עם פרס המשיך: בסיכום של 2014 מנתה DARPA את אתגר הרובוטיקה ואת אתגר הסייבר הגדול בין התחרויות שבנו על המודל של האתגר הגדול. חשוב להבדיל: אתגר הרובוטיקה של DARPA (DARPA Robotics Challenge), שהתקיים בין 2012 ל-2015, הוא תחרות אחרת — על רובוטים שמפעילים כלים וציוד שנבנו לבני אדם בתוך מבנה פגוע, ולא על רכבים שנוסעים בעצמם.