美方将无人驾驶赛车视为人工智能的下一个前沿 | 广东省智能创新协会

发布日期:2019-06-07 10:00
美国军方和国防工业将无人机赛车视为人工智能开发的新前沿。



无人驾驶赛车的最终目标是通过障碍赛道,并灵活地驾驶四轮摩托车,这比那些旨在重塑地面交通的自动驾驶汽车吸引了更少的兴奋和投资。但美国军方和国防工业正在将无人驾驶赛车的相关比赛视为开发人工智能的下一个前沿,以便它可以在狭小空间内处理高速导航而无需人为干预。



自主无人机挑战需要六次自由决策,而不是汽车仅仅两度的道路自由度。 瑞士苏黎世大学的机器人和感知小组是一个开发控制自主式赛车无人机AI所必需的研究团队。5月下旬,瑞士研究人员参加了 由美国航空航天公司洛克希德·马丁公司(Lockheed Martin)赞助的为期两年的AlphaPilot开放式创新挑战赛。获奖团队将以高达225万美元的价格离开其他自主赛车无人机和专业人类无人机飞行员进行头对头比赛。 

“我认为重要的是首先要指出,拥有一架自主无人机以高速完成赛道或甚至击败人类飞行员并不意味着我们可以拥有自主能力的无人机[能够]在真实世界中航行,复杂,非结构化,未知的环境,如灾区,倒塌的建筑物,洞穴,隧道或狭窄的管道,森林,军事情景等,“ 苏黎世大学和苏黎世联邦理工学院机器人与感知教授Davide Scaramuzza说。“然而,为自主无人机比赛开发的强大且计算效率高的状态估计算法,控制和规划算法将成为一个起点。”

洛克希德·马丁公司AlphaPilot的项目经理Keith Lynn表示,参加由Drone Racing League的人工智能机器人赛车赛道组成的四个2019年赛车活动中,共有9支车队将从424名AlphaPilot申请人中脱颖而出。为了确保对每个团队的AI秘密调料进行逐项比较,每个AlphaPilot团队都会将其AI代码上传到相同的专门制造的无人机中,这些无人机将NVIDIA Xavier GPU置于机载计算硬件的核心。 

“洛克希德·马丁公司正在为九个AlphaPilot团队提供指导,以支持他们的人工智能技术开发和创新,”林恩说。该公司“将于7月在麻省理工学院举办为期一周的开发者峰会,致力于研究和改进AlphaPilot团队的代码,”他补充说。他指出,每个团队都将保留其AI代码的知识产权。 

Scaramuzza表示,AlphaPilot挑战的灵感来自学术研究人员主持的老式自主无人机赛车活动。他认为韩国成均馆大学机器人和机械工程教授Hyungpil Moon自2016年起在智能机器人和系统国际会议上组织了年度自主无人机赛车比赛 。

通过依靠视觉导航创建和训练可以在复杂环境中执行高速飞行的AI并非易事。一个巨大的挑战来自于d rones如何急剧加速, 急转弯,侧向飞行,做Z字形图案甚至执行后翻。 这意味着在无人机飞行期间,摄像机图像会突然出现倾斜甚至颠倒。当无人机以非常接近结构的速度飞行并且相机像素从多个方向收集光时,可能发生运动模糊。摄像机和可视化软件也很难弥补环境中明暗部分之间的突然变化。 

为了帮助人工智能,Scaramuzza的团队最近发布了一个无人机比赛数据集,其中包括从专业飞行员在室内和室外空间飞行的无人机拍摄的逼真训练数据。2019年IEEE国际机器人与自动化大会上介绍了这些数据,其中包括复杂的空中机动,如后翻,飞行序列覆盖数百米,飞行速度高达每小时83公里。 

无人机比赛数据集还包括该组特殊生物启发事件摄像机捕获的数据,可以在几微秒内检测每个像素的运动变化。相比之下,普通相机需要毫秒(每毫秒为1,000微秒)来比较每个图像帧中的运动变化。事件摄像机已经证明能够帮助无人机灵活地躲避 瑞士实验室的研究人员抛出的足球。

瑞士集团在赛车无人机数据集方面的工作部分得到了美国国防高级研究计划局(DARPA)的资助,该机构是美国军方针对更多未来项目的特殊研发部门。具体而言,资金来自DARPA的快速轻量自治计划,该计划设想小型自主无人机能够在没有GPS指导或与人类飞行员通信的杂乱环境中高速飞行。

这种快速无人机可以作为军事侦察员检查危险的建筑物或小巷。他们有朝一日也可以帮助搜索救援队找到被困在半倒塌建筑物中或在树林里迷路的人。Scaramuzza表示,通过充分利用有限的电池寿命,能够高速飞行而不会撞到物体也可以使无人机在各种任务中更有效率。毕竟,大多数无人机的电池续航时间已经消耗殆尽,需要在飞行中盘旋并且不会因飞得更快而耗尽太多。

即使AI设法征服无人机赛车障碍课程,这将是技术发展的开始。还需要什么?Scaramuzza特别指出需要处理涉及烟雾,灰尘,雾,雨,雪,火,冰雹的低能见度条件,这是在复杂的现实生活环境中基于视觉的算法和AI的一些最大挑战。

“如果我们想让自动机器人在未来发生地震或自然灾害后拯救人们的生命,我们应该开发和发布包含烟雾,灰尘,雾,雨,火等的数据集,”Scaramuzza说。