Все права на текст принадлежат автору: Кристофер Шулган, Лоуренс Бернс.
Это короткий фрагмент для ознакомления с книгой.
Автономия. Как появился автомобиль без водителя и что это значит для нашего будущегоКристофер Шулган
Лоуренс Бернс

Лоуренс Бернс, Кристофер Шулган Автономия. Как появился автомобиль без водителя и что это значит для нашего будущего

Посвящается тем инженерам, которые делают возможное реальным

Одна новая идея рождает другую, другая третью, и так до тех пор, пока кто-нибудь, не будучи автором ни одной из них, не объединит их в то, что по праву называется изобретением.

Томас Джефферсон
AUTONOMY: The Quest to Build the Driverless Car – And How it Will Reshape Our World Lawrence Burns with Christopher Shulgan

Copyright © 2018 by Lawrence D. Burns

Published by arrangement with Ecco, an imprint of HarperCollins Publishers


© Черногаев Д.Д., дизайн обложки, 2020

© Вантух К.А., перевод на русский язык, 2020

© Оформление. ООО «Издательство «Эксмо», 2021

Что не так с автомобилем?

Не понимаю, как можно бояться новых идей. Меня пугают старые.

Джон Кейдж
Общепринятый способ перемещения в пространстве меняется на наших глазах. Автомобиль впервые за свою 130-летнюю историю претерпевает метаморфозу. От самоходной повозки, сжигающей бензин, которую нужно покупать, а потом самому вести ее в пункт назначения, мы переходим к услуге, реализуемой при помощи электрических беспилотных капсул, на которую достаточно подписаться или оплачивать по факту.

Что это означает? Вскоре многим из нас не нужно будет владеть или управлять автомобилем. Вместо этого мы станем пользоваться услугой: беспилотные транспортные средства быстро и безопасно доставят нас, куда мы пожелаем. Поставщики услуги позаботятся обо всех ее технических аспектах – от парковки до уборки, от технического обслуживания до подзарядки. Все заботы, связанные с владением машиной, отойдут в прошлое. Не нужно будет ее выбирать, брать и погашать кредит, покупать страховку, тратить время на вождение, парковку или заправку. Пробок станет меньше. Можно будет выбирать между более дешевой машиной, обслуживающей несколько человек, и своего рода «персональным водителем», который станет возить не только нас, но и наших друзей и родственников. Мало того, он будет готов работать нашим курьером, выполняя всевозможные поручения.

Чтобы заказать поездку, достаточно станет нажать кнопку в приложении. В автомобиле, который приедет по вызову, не будет ни руля, ни педали газа. Для большинства случаев будет использоваться двухместная капсула, поскольку перемещаться мы будем, как правило, в одиночестве или в обществе одного человека. При всем том поездки станут обходиться нам во много раз дешевле, чем сегодня. Эта книга представляет собой своего рода хронику трансформации, происходящей на наших глазах. Перемены, о которых я говорю, состоят в том, чтобы, используя существующую технологию, предложить для задачи перемещения из точки А в точку В иное решение. Мы не склонны воспринимать наше перемещение в пространстве как самостоятельную задачу, но тем не менее это так. Каждый день каждый из нас решает задачу, каким образом попасть в нужное место в нужное время, хотя и не слишком задумывается над этим. И находит множество ответов. Больше ста лет преобладающим ответом в Америке был автомобиль, который нужно покупать, который сжигает бензин, которым, наконец, должен управлять человек. Но этот ответ при ближайшем рассмотрении оказывается далеко не самым оптимальным.

Сейчас в Соединенных Штатах 227,5 млн граждан имеют права, они владеют 273,6 млн легковых автомобилей и проезжают 4,7 трлн км в год, сжигая при этом 492 млрд литров бензина. Выхлопные газы легковых автомобилей и грузовиков составляют пятую часть всего выброса парниковых газов в США. Увеличивается и пробег автомобилей: количество пройденных километров в расчете на машину выросло с 1990 по 2016 год примерно на 50 %.

Наши транспортные потребности таковы, что большинство взрослых работающих людей убеждено: иметь и обслуживать собственный автомобиль – обязательное условие полноценного участия в жизни современного общества. И тем не менее автомобили в Америке простаивают около 95 % времени.

Когда мы все же используем их по назначению, они невероятно неэффективны. Свыше 95 % автомобилей, продаваемых в США, используют двигатель внутреннего сгорания, который работает на бензине. На перемещение при этом расходуется менее 30 % энергии сгорания бензина, залитого в бак, остальная же энергия уходит в тепло, звук или используется для питания дополнительных устройств, таких как фары, магнитола или кондиционер. Поскольку автомобиль в среднем весит около полутора тонн, а человек – примерно 75 кг, то всего 5 % энергии бензина, используемой для перемещения, расходуется собственно на водителя, то есть всего 1,5 % энергии, заключенной в топливе.

Столь низкая эффективность объясняется тем, что автомобиль сильно избыточен по отношению к задачам, обычно решаемым с его помощью. Генеральный исполнительный директор компании Waymo Джон Крафчик изобрел для этого феномена термин «императив эпизодического использования». Обратите внимание, в Соединенных Штатах 85 % личных поездок совершается на автомобиле. При этом автомобиль в среднем перевозит 1,7 пассажира на милю, причем этот показатель падает до 1,1 при поездках на работу. Средняя скорость на загруженных городских дорогах может опускаться до почти 20 км в час. И это при том, что в обычном легковом автомобиле или внедорожнике достаточно места как минимум для пяти взрослых человек, а мощности двигателя вполне хватает, чтобы развивать почти 200 километров в час и больше. «То количество автомобилей, которое мы имеем сегодня на дорогах нашей страны, совершенно нецелесообразно», – говорит Крафчик.

Эти избыточные транспортные средства опасны, поскольку излишне массивны. Всемирная организация здравоохранения подсчитала, что в автомобильных катастрофах ежегодно гибнет 1,3 млн человек. Только в 2016 году в авариях погиб 37 461 американец, и из-за этого первое место среди причин смерти у людей, находящихся в первой половине жизни, осталось за убийством по неосторожности.

Если транспортное средство используется только 5 % времени, нужно позаботиться о том, где его хранить остальные 95 %. Поэтому ощутимую часть площади вашего дома придется отдать под гараж и въезд в него, и вашему работодателю тоже придется позаботиться об устройстве парковочных мест. То же самое относится к вашему любимому торговому центру, кабинету стоматолога, улицам города – список можно продолжать. Таким образом, мы покрываем асфальтом ценные участки городской земли и создаем «островки тепла», повышающие температуру в городе и, может быть, вносящие свою лепту в глобальное изменение климата.

В силу всего вышеперечисленного аналитик Morgan Stanley Адам Джонас называет автомобиль «самым простаивающим ресурсом в мире», а автомобильную промышленность – «самым уязвимым бизнесом на планете». Именно поэтому журналист Эдвард Хьюмс, лауреат Путлицеровской премии, пишет: «Почти во всех возможных смыслах автомобиль в его сегодняшнем виде представляет собой безумие».

Я полностью с этим согласен. К счастью, мы вступили в период перехода к более разумному и здравому решению транспортной проблемы – один из тех редких случаев, когда разрушение старого действительно способно улучшить качество жизни на десятилетия, а может, и на столетия вперед. Эта трансформация обязательно произойдет, поскольку делает наше перемещение в пространстве одновременно дешевле и удобнее. По удачному стечению обстоятельств такое решение еще и полезно для окружающей среды.

Многие из активных разрушителей старого начали свою работу в момент острого разочарования в автомобиле и системе, которую он породил. Примером может служить сооснователь Google Ларри Пейдж: у него не было своей машины, когда он учился на старших курсах Мичиганского университета.

Пейдж учился в Мичиганском университете с 1991 по 1995 год и получил степень бакалавра по вычислительной технике. С университетом его связывали прочные личные отношения: когда-то его дед, рабочий принадлежавшего корпорации General Motors автомобильного завода Chevrolet в городе Флинт, катал отца и мать Пейджа в автомобиле вокруг университетского кампуса в Энн-Арбор и говорил, что в один прекрасный день их дети будут там учиться. Оба и учились. Более того, отец Пейджа встретил там его мать. Таким образом, Ларри Пейджу было практически суждено учиться в его стенах.

В Энн-Арбор хорошо весной, летом и осенью. Улицы раскинувшегося на покатых холмах и очень зеленого города полны студентов, едущих на велосипедах или совершающих пробежку. В пейзаже преобладают зеленый цвет листвы и желтый с синим – официальные цвета университета.

Но зимой кампус превращается в место, где на улице находиться тяжело. Почти никто не пользуется велосипедом с декабря по март – в Мичигане бывают жестокие морозы. Кампус со всех сторон окружен сушей, до ближайшего водоема, который мог бы смягчить контрасты климата, очень далеко. Темнеет в пять часов вечера, холод проникает везде. Тротуары покрыты кашей из подтаявшего снега и ледяной крупы, превращающейся в черный лед в январе и феврале.

Кроме того, на улицах в Энн-Арбор слишком плотное движение. Даже летом дорожная ситуация довольно тяжелая. Зимой же, когда сугробы превращаются в грязные ледяные горы, сужающие проезжую часть и без того перегруженных дорог, пробки и парковка превращаются в огромную проблему. Те, у кого нет машины, вынуждены пользоваться автобусом, но он ходит нерегулярно, а иногда не ходит совсем.

Однажды вечером после занятий Пейдж стоял, ежась от холода, на автобусной остановке и вглядывался в поток машин в надежде увидеть характерный рисунок огней автобуса местной транспортной компании. Мимо него проезжали автомобили, островки тепла, надежно укутывающие своих пассажиров, а Пейдж все стоял, ежась от холода, на остановке, ждал автобуса, который, казалось, не придет никогда, и думал, насколько неудачно в нашем обществе решена задача транспортировки.

Таким образом, Пейдж оказался всецело поглощен поиском альтернативы. Бесконечные минуты, проведенные в ожидании автобуса холодной зимой в Мичигане, вылились в студенческий проект нового вида транспорта: система связанных монорельсов, по которым двигаются двухместные капсулы; они мгновенно прибывают на вызов, чтобы доставить пассажиров туда, куда те пожелают. Те долгие минуты томительного ожидания на морозе также заставили Пейджа вступить в команду, которая занималась гонками на автомобилях, передвигающихся на солнечной энергии – в конце концов, можно предположить, что перевозки на таком автомобиле будут дешевле и доступны каждому. Наконец, они были одним из факторов, благодаря которым Пейдж в конце 90-х гг. на старших курсах занялся разработкой беспилотного автомобиля, а не поисковой машиной, к которой он пришел со временем. Они также пробудили в нем интерес к соревнованиям автомобилей-роботов в условиях города и бездорожья. Их проводило Управление перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США (DARPA) в Калифорнии в 2004, 2005 и 2007 годах. Именно они непосредственно привели Пейджа и его партнера Сергея Брина к решению финансировать проект Google по созданию беспилотного автомобиля Chauffeur (ныне Waymo); этот проект убедил широкую публику в том, что появление автономных транспортных средств не только возможно, но и неизбежно, причем гораздо раньше, чем многие полагают.

В моей жизни также был момент, когда я очень остро почувствовал разочарование в старых решениях и старых подходах к вопросу перемещения человека в пространстве. Это произошло в Германии, в 2001 году, на Франкфуртском автосалоне. Тогда я занимал должность вице-президента по исследованиям, разработкам и планированию в компании General Motors и входил в совет из тринадцати человек при главном исполнительном директоре Рике Вагонире, где принимались все основные решения в компании.

Тогда, во Франкфурте, я уже направлялся к себе в гостиницу, когда зазвонил мой сотовый телефон. Вызов исходил от службы безопасности GM, что было само по себе странно. Но еще более странным было напряжение в голосе звонившего. Сотрудник службы безопасности сказал, что не может сообщить детали, но сразу по прибытию в гостиницу мне нужно будет пройти в указанный им конференц-зал.

Я никогда не получал подобных звонков.

Когда я вошел в нужный конференц-зал, там уже собрались другие члены стратегического совета автомобильного направления GM и работал телевизор. Взглянув на экран, я увидел, что горит одна из башен Всемирного торгового центра. Через несколько минут на моих глазах реактивный лайнер врезался во вторую.

Вернуться домой из Германии я смог только через три дня. За эти три дня я обдумал очень многое. Существует множество объяснений этих атак. Но нельзя игнорировать то обстоятельство, что одним из факторов послужила зависимость Соединенных Штатов от импорта нефти с Ближнего Востока.

Я не мог избавиться от мысли, что автомобильная промышленность отчасти ответственна за случившееся. Америка зависела от ввоза нефти из-за границы, потому что ей надо было приводить в движение легковые автомобили и грузовики, произведенные GM. Благодаря изделиям GM наши заказчики пользовались небывалой свободой. Но, спросил я себя, не слишком ли высокую цену мы за это заплатили? Для меня 9/11 было ярким свидетельством того, что статус-кво автомобильной промышленности, с преобладанием бензиновых двигателей внутреннего сгорания, исчерпал себя. Моя должность главы исследовательского направления GM давала мне возможность что-то сделать. На самом деле я решил, что ускорить разработку альтернативы существующей системе транспорта – мой долг.

Вскоре в Детройте и за его пределами за мной уже прочно закрепилась репутация руководителя самого высокого ранга, который озабочен тотальной реформой всей системы транспорта, основанной на традиционном автомобиле. (Насколько мне известно, единственным кроме меня человеком, рассматривавшим проблему под тем же углом зрения, был Уильям Клей Форд-младший[1].)

Зависимость от нефти, безопасность, дорожные заторы и глобальное потепление – все эти проблемы можно решить, говорил я в статьях и выступлениях, только произведя революцию в транспорте. Я сфокусировался на создании новой «ДНК проектирования автомобиля», основанного на электрической тяге и управляемого компьютером, а в качестве доказательства осуществимости такой идеи использовал ставший теперь знаменитым концепт-кар GM Autonomy, дебютировавший в 2002 году на Североамериканском автомобильном салоне в Детройте. (Autonomy была основана на платформе, напоминающей по конструкции скейтборд, как и сегодняшние модели Tesla.) Кроме того, я заставил GM разработать портфолио альтернативных систем привода, основанных на водородных топливных элементах, усовершенствованных аккумуляторах и биотопливе, а также организовал спонсорство со стороны GM для команды Team Tartan из Университета Карнеги – Меллона, выигравшей гонки DARPA в городе на роботизированной версии Chevrolet Tahoe. Автомобильная отрасль пыталась пережить кризис 2008–2009 годов, а я усиленно продвигал разработку автономного и совместно используемого электромобиля GM EN-V, предвестника нашего беспилотного будущего.

Это был самый черный час автомобильной отрасли. GM и Chrysler обанкротились, а Ford получила кредит от государства и едва избежала подобной судьбы. Некоторые компании из числа аутсайдеров автомобильной индустрии попытались бросить вызов доминированию Детройта, неожиданным образом скрещивая новые технологии и революционные бизнес-модели. Именно тогда Google собрала под своей крышей талантливых инженеров, строивших автомобили для гонок DARPA, и запустил собственный проект беспилотного автомобиля Chauffeur. Выскочка под названием Tesla в 2008 году показала спортивный электромобиль Roadster – бесспорное свидетельство отличного потенциала, которым обладает спорткар на литий-ионных аккумуляторах. Вскоре после этого два никому не известных стартапа, Lyft и Uber, среди прочих, открыли рынок райдшеринга[2] огромной емкости и начали процесс отделения современного человека от владения личным автомобилем. Пока Детройт боролся за выживание, первые семена транспортной революции были посеяны компаниями, не принадлежавшими к автомобильной отрасли, но зато в совершенстве владевшими цифровыми технологиями, готовыми разработать и предъявить миру совершенно новый опыт пользования транспортными услугами.

Я покинул GM вскоре после ее банкротства в 2009 году и, помимо других позиций, занимал пост директора Программы по экологическому транспорту (Program on Sustainable Mobility) в Колумбийском университете, созданной по инициативе Института Земли Джеффри Сакса[3]. Там я запустил первый исследовательский проект, задачей которого было оценить последствия трех самостоятельных, но связанных друг с другом радикальных изменений в сфере транспорта – перехода к совместному использованию автомобиля, перевода его на электрическую тягу и передачи управления автопилоту. Хотя каждый фактор по отдельности обещал существенные изменения, мне было куда интереснее, какое действие они могут оказать совместно. Билл Джордан, обладающий огромным опытом в области математического моделирования, и я рассчитали в 2011 году, что внедрение системы, основанной на всех трех факторах одновременно, могло бы сократить годовые расходы на транспорт только в США на 4 трлн долл., что примерно равно всему бюджету федерального правительства. Что еще существеннее, наши расчеты показали, что переход к беспилотным электрическим автомобилям, специально спроектированным для совместного использования в городах США, может сократить наши транспортные расходы, как в смысле денег, так и в смысле времени, более чем на 80 % по сравнению с обычной автомобильной поездкой (с 1,50 долл. за милю до 0,25 долл. за милю). При всем том транспорт станет безопаснее и удобнее.

Вскоре руководитель проекта Chauffeur Себастьян Трун[4] и его технический руководитель Крис Урмсон пригласили меня на роль советника, которую я исполняю и по сей день. Вот уже семь полных лет я тружусь на предприятии, которое теперь называется Waymo; я рад, что мне посчастливилось работать с Себастьяном, Крисом и другими потрясающими людьми, такими как Энтони Левандовски, Брайан Салески, Майк Монтемерло, Дмитрий Долгов и Адам Фрост, а также с главным исполнительным директором компании Джоном Крафчиком.

В 2018 году Waymo исполнила мечту, впервые собравшую нас в команду в 2009 году, – вывести на дороги совместно используемый электрический беспилотный автомобиль. Количество компаний, испытывающих эти автомобили повсюду в Соединенных Штатах, от Майами до Сан-Франциско и Нью-Йорка, приближается к нескольким десяткам. Переход к беспилотным транспортным средствам, использующим электрическую энергию и реализующим модель «транспорт как услуга», должен стать важнейшим событием в отрасли после собственно изобретения автомобиля. Мы вступаем в новую эпоху, и эта эпоха в корне меняет смысл самого понятия свободы, которую дает своему владельцу автомобиль, а также предоставляет возможность пользоваться индивидуальным транспортом большему числу людей при меньших затратах. Последствия будут фундаментальными, причем в смысле изменений не только в нашей частной жизни, но и в автомобильной индустрии и всем, что с ней соприкасается.

В результате изменится не только наш образ жизни, но и способ перемещения, и даже организация деловой активности. Автокатастрофы практически прекратятся, и, соответственно, почти до нуля упадет количество погибших в них. Затраты на дальние грузоперевозки сократятся на 50 %: с одной стороны, это отличная возможность повысить эффективность для многих производств и мощный стимул продаж через интернет, с другой – перспектива оказаться на улице для миллионов работников и владельцев малого бизнеса, зарабатывающих профессией водителя. Автопроизводителям перемены будут очень выгодны: вместо продажи миллионов автомобилей миллионам потребителей они будут оперировать огромными парками беспилотных автомобилей в крупных городах по всему миру. Сегодня продажа одной машины приносит производителю в среднем от 1000 до 5000 долл. В то же время его эксплуатация в транспортной компании, если принять пробег до утилизации равным 500 000 км, а доход – всего 6 центов на км, принесет 30 000 долл. Показатель в 500 000 км до утилизации основан на средней продолжительности жизни для такси с двигателем внутреннего сгорания или гибридным двигателем.

Эта книга – о визионерах, практически независимо друг от друга сумевших увидеть новые возможности прежде остальных, о превращении их пророчеств в реальность и об изменениях, которые создаваемое по их лекалам будущее принесет в наш мир. Об этих немногих за их оптимизм годами пренебрежительно отзывались как о футуристах, непрактичных мечтателях, играющих в песочнице детях, пока внезапно, между осенью 2015 и весной 2016 года отрасль не осознала, что описываемое ими будущее не просто возможно. Оно практично и желательно и наступает быстрее, чем кто-либо когда-либо мог подумать.

Как именно этим людям, мужчинам и женщинам, удалось добиться этих изменений – замечательная история, полная сложных альянсов и предательств. В ней есть место чудесам инженерии и сбоям механики. Выдающимся достижениям программирования и довольно значительному количеству сомнительных поступков. В ней приносятся большие жертвы и со временем зарабатываются состояния. В ней есть свои герои и свои злодеи, а также множество персонажей, находящихся где-то посередине.

Для этой истории можно выбрать разные отправные точки. Можно сказать, что она началась на Всемирной выставке 1939 года, где General Motors продемонстрировала свое представление о мире будущего, очень похожее на происходящее сейчас. Надеюсь, что хотя бы отчасти такое будущее началось, когда я возглавил исследовательское подразделение General Motors и главный исполнительный директор Рик Вагонир поставил передо мной задачу изобрести автомобиль заново. Идею совместного использования машины можно отсчитывать от Бостона, где Робин Чейз основала компанию Zipcar[5]. Идею электропитания – от Пало-Альто, штат Калифорния, где Мартин Эберхард и Марк Тарпеннинг, только что продавшие свой стартап, решили, что литий-ионные аккумуляторы вполне уместны на автомобиле, – и привлекли инвестора по имени Илон Маск.

Однако по-настоящему перемены начались с третьего члена триады – с автономности. Может быть, отправной точкой следует считать нападение террористов 11 сентября 2001 года, послужившее, в свою очередь, причиной сразу нескольких войн, которые побудили Управление перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США (DARPA) провести конкурсы, и они, в конечном счете, и привели в движение всю цепочку. Но я не собираюсь начинать свой рассказ со штаб-квартиры DARPA в Арлингтоне, штат Виргиния. Сначала я расскажу вам об одном студенте-инженере, потерявшем больше всех и, может быть, больше всех приобретшем – только пятнадцатью годами позже.

Итак, наша история начинается с человека по имени Крис Урмсон.

Глава 1. Поворотный момент

DARPA Grand Challenge

Инженер – это человек, которому нравится работать с цифрами, но не хватает мужества быть бухгалтером.

Аноним
Если и есть человек, который последние пятнадцать лет разработки беспилотного автомобиля был, что называется, «на земле», «в полях», не боялся испачкать руки в смазке и пыли, копался в двигателе, дышал выхлопными газами, обжигался паяльником и всегда был готов решить любую возникшую проблему, то это Крис Урмсон. Его, в прошлом главного инженера трех команд Университета Карнеги – Меллона в соревнованиях DARPA, выбрал в качестве руководителя Chauffeur, проекта беспилотного автомобиля Google, его основатель, Себастьян Трун. На самом деле он руководил всей текущей работой в проекте со дня его основания в 2009 году до его отделения от Alphabet в качестве самостоятельной компании в Waymo в 2016 году. Наконец, Урмсон играл ключевую роль в борьбе за власть, занимавшей верхушку проекта Сhauffeur в течение долгого времени.

Чтобы вдохнуть в проект жизнь, Урмсон работал до кровавых мозолей.

Он первым признал бы, что не обладает харизмой, присущей некоторым другим героям нашего рассказа. Без сомнения, он толковый инженер. Его привычка не отвергать с ходу никакие решения проблемы, какими дикими бы они ни казались, была отточена еще в школьные годы на олимпиадах, которые в образовательной системе Канады являются преобладающей формой занятий для одаренных школьников. Чего у него нет, так это детской привычки разбрасываться вниманием, так характерной для его коллег по цеху. Возможно, причиной тому социальная среда, в которой он вырос. Урмсон, старший сын начальника тюрьмы и медсестры, провел детство в маленьких городах Канады. Сначала это был Трентон[6] в восточной части провинции Онтарио, где основным работодателем является военная база. Виктория, столица штата Британская Колумбия. Виннипег в провинции Манитоба – хоть и столичный город[7], но оживленным его никак назвать нельзя. Его отец постепенно делал карьеру в исправительной системе северного соседа США, получив под свое руководство уже не одну тюрьму, но целый регион, и тогда семья осела в самом сонном городе из всего списка – Саскатуне, столице Саскачевана, самой непритязательной провинции одной из самых непритязательных стран мира.

Урмсон вырос среди людей, привыкших с подозрением относиться к попыткам других привлечь внимание к своей персоне. Важно, кто ты есть на самом деле. Прямой и уверенный в себе, Урмсон – не тот человек, на кого первым делом обратишь внимание, войдя в комнату. Но, пробыв там некоторое время (при этом не имеет никакого значения, кто еще в ней окажется!), ты доверишь руководящую роль Урмсону – именно он будет отвечать за претворение в жизнь любого плана.

В апреле 2003 года у Криса Урмсона план был. На самом деле, Урмсон считал, что два ближайших года его жизни очерчены довольно ясно. Он вел машину из отдаленного чилийского города Икике в сторону обширных соленых равнин пустыни Атакама. Дорога из Икике в Атакаму способна навести трепет на кого угодно. То удаляясь от Тихого океана, то приближаясь к нему, она идет по горному уступу, обрывающемуся вниз практически вертикально. Те, кто помнит тектонику плит из курса геологии для старших классов[8], правильно скажут, что в этом месте плита Наска наползает на континент Южная Америка, создавая складки на его поверхности. Образующийся таким образом горный хребет высотой в несколько тысяч метров[9] создает засушливую зону, простирающуюся практически на 10 000 км на север и на юг вдоль чилийского побережья. Эта засушливая зона и есть Атакама. Одно из наименее гостеприимных мест на Земле, самая безжизненная пустыня, лежащая вне приполярных областей, безжизненная настолько, что ученые используют ее для моделирования поверхности Марса, – вот что такое Атакама. Именно поэтому Крис Урмсон и направлялся туда. Он был одним из немногочисленных специалистов по робототехнике, приглашенных присоединиться к группе сотрудников НАСА, задачей которой было провести испытания робота-марсохода, предназначенного для поиска жизни на красной планете.

В свои двадцать семь лет Урмсон был высоким и атлетически сложенным молодым человеком, со светлыми волосами и голубыми глазами, всегда спрятанными за стеклами круглых очков в тонкой металлической оправе. Он натягивал бейсболку на голову так глубоко, что козырек соприкасался с оправой. Урмсон планировал провести в Атакаме примерно месяц. Затем он рассчитывал вернуться в Питтсбург, где заканчивал курс по робототехнике в Университете Карнеги – Меллона. Затем он хотел написать диссертацию, пройти через чистилище защиты (во всяком случае, он знал, что защита почти всегда оказывается делом непростым), получить степень доктора философии, а вслед за тем и работу. Может быть, удастся обеспечить себе место в преподавательском составе альма-матер, в Институте робототехники при Университете Карнеги – Меллона, откуда вышло больше экспертов по роботам, чем откуда бы то ни было еще. Можно было присоединиться к очередному стартапу, время от времени возникавшему в недрах университета. В любом случае, он начнет зарабатывать достаточно, чтобы обеспечивать себя самого, жену и детей, рождение которых они откладывали до момента окончания Крисом учебы.

Лагерь Урмсона и его группы представлял собой просто пять ярко-желтых полусферических палаток, палатку чуть крупнее, служившую кают-компанией и местом установки компьютеров, и автомобиль-пикап. И, конечно, «Гиперион». Так назывался робот. Это был необычный робот. Рук и ног у него не было. Вместо них у «Гипериона» было шасси из четырех велосипедных колес, он был увенчан крышей из солнечных батарей и приводился в движение электродвигателем. Именно из-за «Гипериона» Крис Урмсон, его коллеги-ученые из Карнеги – Меллона и сотрудники Исследовательского центра Эймса, работающего под эгидой НАСА, предприняли путешествие длиной в половину окружности земного шара.

«Гиперион» разрабатывался как марсианский ровер. Он должен был брать то там, то тут пробы почвы и анализировать их на предмет признаков жизни. Урмсон отвечал за создание программного обеспечения, контролирующего скорость робота.

Ученые завтракали и ужинали в расположенной неподалеку соляной шахте. По ночам они сидели у костра и наблюдали, как приближается каманчака, соленый туман с Тихого океана, от которого не защищенное ничем железо покрывается ржавчиной за одну ночь. После этого они расходились по палаткам, служившим в данном случае скорее для тепла, чем для защиты от чего-либо или кого-либо. В любой другой пустыне палатка служит для того, чтобы в спальный мешок не заползли змеи, а в ботинки – скорпионы. Но в Атакаме не живет никто: ни змеи, ни скорпионы. Единственными живыми существами, попадавшимися на глаза создателям «Гипериона», были стервятники.

Встреча, изменившая жизнь Урмсона, началась с облака пыли, поднятой несущимся через пустыню пикапом. Через несколько минут и пикап, и облако были уже в лагере группы «Гипериона». Дверь машины открылась, и вышел Уильям Л. Уиттакер, известный также как «Ред» («Рыжий»).

Уиттакер отличался таким же богатырским сложением, как и Урмсон, однако был немного выше его, ростом 190 см, а его плечи были такими широкими, что казалось, сейчас застрянут в проеме дверцы. Его череп был гладко выбрит. Много лет назад, когда у него еще были волосы, своим цветом они обеспечили Уиттакеру его прозвище. Взгляд был умным и проницательным. Если он смотрел на тебя, казалось, заглядывает прямо в душу. Любой, проведя пять минут в обществе Уиттакера, смог бы с уверенностью сказать, что как личность его сформировала служба в Корпусе морской пехоты. Он выражался афоризмами, которыми сержанты-инструкторы по начальной подготовке любят украшать стены своих спален. «Победа – это не все. Это единственное, что вообще имеет значение». Или: «Беспокойство – путь к поражению». А его любимым изречением было «Если ты не сделал всего ради достижения цели, ты не сделал ничего». Робот «Гиперион» был примерно шестьдесят пятым в его карьере.

Профессор Университета Карнеги – Меллона, обутый в тяжелые ботинки, вышел из пикапа; своими большими ладонями он пожал руки присутствующим. Отчасти он приехал, потому что был научным руководителем Урмсона и решил проверить, как идут дела у его подопечного. Но было видно, что у его посещения есть и вторая, тайная цель. Впрочем, он быстро раскрыл секрет. Министерство обороны США организует гонки роботов. Если точнее, Управление перспективных исследовательских проектов (DARPA). Это, можно сказать, исследовательская лаборатория американского государства, благодаря которой у нас есть такие полезные вещи, как дроны и интернет (чисто военная технология, распределенная сеть хранения знаний, разработанная с целью защитить данные правительства США в случае ядерного удара). Внутри DARPA также создали куда менее полезные вещи, например механических лобстеров для ВМС США – или технологии редактирования ДНК с целью вывести новую породу людей, не нуждающихся в сне. А в тот момент директор агентства Тони Тетер приказал обратить внимание на беспилотные автомобили.

В течение многих лет Вашингтон оказывал давление на оборонных подрядчиков с тем, чтобы они разработали технологию, позволяющую сделать треть военных транспортных средств самоуправляемыми к 2015 году, как того требовал мандат Конгресса США. Одним из последствий событий 11 сентября 2001 года стала возросшая важность и срочность проблемы: слишком многие военнослужащие США гибли от мин, установленных на дорогах в Афганистане и Ираке. Если беспилотные транспортные средства вообще удастся создать, военные роботы смогут передвигаться по тому подобию дорог, которое только и можно встретить в пустыне на удаленных театрах военных действий. Но генералитет был разочарован вялым продвижением работ. Со всей очевидностью, задача оказалась слишком сложной для оборонных подрядчиков. Поэтому Тетер предложил новаторское решение: DARPA организует гонки. Но участвовать в них смогут только автомобили-роботы.

Когда Уиттакер сообщил Урмсону подробности, они показались тому слегка безумными. К участию допускались все: студенты, любители, профессионалы – кто угодно. Трасса проходила через пустыню Мохаве, выходя на восток из Барстоу, штат Калифорния, и заканчиваясь в Примме, штат Невада, то есть примерно через 240 км. Денежный приз должен был достаться команде, которая придет первой, обеспечив при этом прохождение трассы менее чем за 10 часов.

«Ничего себе», – сказал Урмсон, думая, что Уиттакер рассказывает это все просто для поддержания разговора.

Но Уиттакер ничего и никогда не говорил просто для поддержания разговора. Денежный приз, сказал ветеран морской пехоты, составляет один миллион долларов. И с помощью Урмсона он намерен был выиграть эти деньги.

До моей встречи с Крисом Урмсоном, который со временем стал одним из наиболее симпатичных мне людей, оставалось три года. Однако я могу представить себе, как он чувствовал себя тогда: перед ним поставили задачу, противоречащую двум его основным жизненным установкам. У него всегда присутствовало, казалось бы, наивное желание попытаться улучшить мир вокруг себя, исправив то, что глупо или неэффективно. Однажды он выбежал на улицу прямо с важной деловой встречи в кафе в Питтсбурге, выскочил на проезжую часть и стал раздавать указания водителям, только чтобы помочь какому-то бедняге вывернуть налево с обочины, где тот припарковал автомобиль. Одной из установок, жестко запрограммированных в нем, был долг инженера: он полагал своим долгом искать самые впечатляющие и интересные проекты, способные повлиять на жизнь как можно большего числа людей. Проект «Гиперион» подходил ему идеально. Что может быть более впечатляющим, чем робот, предназначенный для поиска жизни на других планетах?

Оказалось, что более впечатляющие вещи существуют. Шасси «Гипериона» обеспечивало ему передвижение со скоростью от 15 до 25 см в секунду, то есть в темпе небыстрой ходьбы. В гонках DARPA требовалось покрыть расстояние в 240 км не больше чем за 10 часов, что означало необходимость проходить в среднем около 24 км в час, то есть двигаться со скоростью велосипедиста. Скорость, деньги и тот факт, что в конечном счете гонка должна была сохранить жизни американских солдат за границей, – все это оказало на Урмсона нужное действие. Он загорелся желанием участвовать.

Однако была проблема: от родителей он унаследовал вторую установку – всегда поступать так, как лучше для семьи.

Крис Урмсон родился в 1976 году. Его родители, Пол и Сьюзан Урмсон, были англичанами, но эмигрировали в Канаду, поскольку считали, что там возможностей для их трех сыновей будет больше. По первой специальности Пол был электриком, затем, когда родились дети, получил высшее образование по вечерней программе, стал бакалавром, а позже и магистром. Сьюзан после рождения детей поступила на курсы медсестер и впоследствии проводила метадоновые[10] программы в канадских тюрьмах.

Результат? Три сына Урмсонов выросли в семье, где родители постоянно работали, всегда стремились превзойти самих себя ради блага семьи и где образованию придавалось огромное значение с самых первых дней жизни. Урмсоны-старшие жили ради детей. Они часто переезжали, потому что работа Пола в исправительной системе требовала того. Каждый раз, когда это происходило, Пол и Сьюзан селились в самом дешевом доме самого приличного района, какой могли найти, – такая методика позволяла отдавать детей в самые лучшие государственные школы. И эта методика принесла плоды. Помимо того что один из сыновей стал одним из тех инженеров, которым беспилотный автомобиль обязан самим своим существованием, второй получил профессию хирурга-ортопеда, а третий служит в Королевской канадской конной полиции, что к северу от канадско-американской границы считается своего рода выдающимся достижением для семьи из среднего класса.

В детстве учителя считали Криса одаренным ребенком, что давало ему право посещать специальные занятия для таких же талантливых детей. Важной частью уроков были самостоятельные проекты. Преподаватели таких классов стимулировали учеников к участию в научных мероприятиях, известных как Олимпиады Разума, участникам которых предлагались нетрадиционные задачи. Как построить башню только из картонных трубочек от бумажных полотенец? Привести в движение игрушечный автомобиль при помощи мышеловки? Как сделать, чтобы яйцо, упав с большой высоты, осталось целым?

Приобретенный опыт в достаточной степени подготовил Урмсона к участию в национальных олимпиадах. В тот год, когда Урмсоны переехали из Виктории в Трентон, финал национальных соревнований проходил как раз в Виктории. Крису отчаянно хотелось повидать старых друзей, и поэтому он направил всю свою энергию на то, чтобы стать победителем на уровне города. Его работа «Поразительные последствия соударений» (Striking News About Impacts) позволяла предсказывать направление движения тел после столкновения. Он вышел победителем в Трентоне и обеспечил себе возможность съездить в Викторию бесплатно.

Всерьез увлекшись наукой, Урмсон предпринял следующий проект, одной из частей которого была разработка модели ионного двигателя. Проект назывался «Итак, ионный»[11]. Благодаря ему Крис не только отправился второй раз на общенациональную олимпиаду, но и занял второе место. В следующем году он выиграл не только серебро, но и четырехнедельную поездку в Институт Вейцмана в Израиле для изучения программирования. Затем Урмсон стал изучать вычислительную технику в Университете Манитобы, где одним из его проектов был робот, самостоятельно передвигавшийся по затемненному помещению в поисках наиболее ярких источников света.

На последнем курсе университета Крис буквально разрывался. С одной стороны, он мог пойти по пути, который нравится всем мамам, и поступить в медицинскую школу. Недостаток был всего один: его способность делать вещи своими руками, представлять себе сложные системы, а затем находить способ довести их до рабочего состояния в таком случае оказывалась невостребованной. Как-то раз, проходя по факультетскому корпусу, он обратил внимание на необычный плакат: транспортное средство, может быть, какой-то планетоход, забирается в кратер и выбирается из него. «Приходите к нам, становитесь в ряды робототехнической революции!» – гласил плакат, а чуть ниже шла информация о приеме в Университет Карнеги – Меллона. Плакат предлагал карьеру, основанную на том, что Урмсон делал всю свою жизнь. Олимпиады Разума. Национальные олимпиады. Он подал документы и на следующий год оказался в Питтсбурге.

В Университете Карнеги – Меллона наш герой встретил Реда Уиттакера, уже тогда слывшего легендой в среде специалистов по робототехнике и бывшего одним из самых известных создателей роботов в мире. Уиттакер родился в 1948 году, в 2003 году ему было уже 55, и он успел приобрести славу человека, который берется за проекты, считающиеся неосуществимыми в принципе. «Если на свете вообще есть человек, способный воплощать идеи в жизнь, это Ред Уиттакер», – отозвался о нем один из его коллег.

Возможно, в его генах был код, благодаря которому Уиттакер просто не слышал слово «невозможно». Во время Второй мировой войны его отец служил бомбардиром в ВВС, а затем стал продавать взрывчатку горнодобывающим компаниям. Его мама, преподаватель естественных наук в школе, была пилотом-любителем, причем однажды пролетела под мостом, а Уиттакер-младший при этом сидел рядом с нею в кабине. Отслужив два года в морской пехоте, Уиттакер поступил в Принстонский университет, получил диплом в области гражданского строительства, а затем поступил в аспирантуру в Карнеги – Меллон.

Уиттакер приобрел известность после частичного расплавления активной зоны реактора на станции Три-Майл-Айленд в 1979 году, самой серьезной аварии в истории американской атомной энергетики. В рамках ликвидации радиоактивного загрязнения нужно было проникнуть в фундамент реактора и измерить уровень излучения там. Исполнители потратили почти миллиард долларов на ликвидацию последствий аварии, но не смогли не то что попасть внутрь фундамента, но даже просто понять, как это сделать. Когда Уиттакер предложил государству свои услуги, чиновники рассудили, что терять им нечего. Идея Уиттакера состояла в следующем: радиоактивность не позволяет находиться внутри реактора людям, но у машины-то проблем не будет. И он создал трехколесный автомат с дистанционным управлением под названием Remote Reconnaissance Vehicle («машина дистанционной разведки»), получивший известность также как «Ровер». Машина успешно проникла в фундамент. А лучше всего было то, что программа обошлась всего в 1,5 млн долл., дешево с точки зрения государства.

С этого момента Урмсон стал специализироваться на роботах, предназначенных для тяжелых условий эксплуатации. Один из его аппаратов спускался в кратер вулкана. Другая причудливая конструкция, похожая на богомола, выполняла монтажные работы в космосе. Третья, созданная группой инженеров, в которую входил великолепный разработчик ПО из Германии Себастьян Трун, передвигалась в темноте заброшенных шахт, составляя карту выработок. В группе Уиттакера задачей Урмсона была разработка алгоритмов и программ, повышавших скорость автономного передвижения роботов.

По возвращении из Атакамы у Криса состоялся трудный разговор с его женой, Дженнифер. Урмсон хотел отложить работу над кандидатской диссертацией и сосредоточиться на соревнованиях DARPA вместе с Уиттакером. Среди их коллег по академической специальности состязания DARPA Grand Challenge были главной темой разговоров. Сначала в DARPA считали, что если им удастся получить двадцать заявок на участие, это будет большой удачей. Однако со временем набралось 106 претендентов, поэтому такой вариант, как НЕ принимать в них участия, Урмсон для себя даже не рассматривал. Кто мог сказать, какие великолепные открытия принесет этот проект? Кто мог сказать, что он потеряет, если решит остаться в стороне?

Крис договорился с Дженнифер, что будет участвовать всего в одном конкурсе. Они собирались отложить рождение детей до его завершения. Но судьба преподнесла им сюрприз: оказалось, что Дженнифер на тот момент уже была беременна. Эта новость стала для Урмсона еще большим стимулом к победе. В конце концов, это был лучший способ обеспечить себе хорошо оплачиваемую работу впоследствии.

Уиттакер прибег к необычному способу отбора людей в проектную группу, развесив по всему кампусу Карнеги – Меллона объявления о цикле семинарских занятий для выпускного курса. Тема была заявлена как «Разработка самоходного робота». Оценки по итогам не предполагалось: только зачет или незачет. Задание одно – разработать робота, который победит в первых гонках DARPA Grand Challenge. Кроме того, он разослал по электронной почте спонсорам и добровольцам письма, написанные в его фирменном грубоватом тоне: «Условия гонок превосходят возможности современных технологий, и многие полагают, что в этот раз денежный приз не достанется никому».

Если верить корреспонденту журнала Scientific American в Питтсбурге Уэйту Гиббсу, первую встречу проектной группы Уиттакер провел 30 апреля 2003 года в классе для семинаров в Карнеги – Меллоне. «Добро пожаловать на первую встречу Red Team[12], – начал Уиттакер, – я сделаю все, чтобы в следующем году привести вас к победе в Лас-Вегасе».

Собравшиеся в комнате мужчины и женщины представляли собой, наверное, самую пеструю группу, какую только можно было собрать в технических кругах Питтсбурга. Боб Биттнер в прошлом был военным инженером и прослужил шесть лет на подводных лодках. Спенсер Спайкер, отошедший от дел летчик-испытатель вертолетов, он получил образование в Вест-Пойнте как инженер-механик, имел в подчинении двести человек в бытность командиром роты, оставил военную службу, чтобы проводить больше времени с семьей, и оказался безработным после жестокого экономического кризиса. Спайкер вступил в группу Реда, потому что ему все равно больше нечем было заняться, и постепенно дослужился до штатного сотрудника. Майкл Кларк, передвигавшийся в инвалидном кресле, в прошлом был инженером НАСА, но для него настали тяжелые времена, и он вынужден был жить в своем автомобиле, практически не имея средств к существованию. Очевидно, многие увидели объявление Реда и были воодушевлены перспективой работы в таком проекте. «Я ничего не понимаю в компьютерах, но хотел бы записаться добровольцем», – сказал Мики Стратерс, почтальон, который пришел на первое занятие, потому что хотел участвовать в историческом проекте.

«О, новичок, – ухмыльнулся Уиттакер, пожимая ему руку. – Нам такие нужны».

Группа начала работу с мозгового штурма относительно того, какой тип транспортного средства выбрать. DARPA объявило, что гоночную трассу будет проектировать Сэл Фиш[13], компания которого обычно проводит состязания повышенной сложности на бездорожье, например «Баха 1000»[14]. Red Team исходила из предположения, что на трассе могут встретиться сухие русла рек, каньоны с высокими стенами, горные хребты, крупные камни, заросли полыни, отвесные скалы. Таким образом, робот должен быть способен либо преодолеть эти препятствия, либо обойти.

Никакая идея, даже самая сумасшедшая на первый взгляд, не отвергалась. Одним из первых вариантов был гигантский трицикл на двухметровых колесах. Рассматривалcя даже военный багги Chenowth, странно выглядящая приземистая конструкция на четырех больших колесах, любимая наемниками и боевиками. Среди других вариантов, рожденных в ходе мозгового штурма, были строительная техника, внедорожник и танк. Но в конце концов прагматический подход возобладал. Уиттакер представлял себе бюджет строительства робота – примерно 3,5 млн долл. После вычета расходов на оплату труда 725 000 долл. оставалось на сырье и материалы. Уиттакер носился по стране в поисках спонсоров. Деньги на проект дали Intel, Boeing и Caterpillar. Компания Google, в которой все видели только поисковую машину, выдала на нужды Red Team приблизительно 100 000 долл. после того, как Уиттакер посетил их штаб-квартиру в Маунтин-Вью, Калифорния, и встретился как с Ларри Пейджем, так и с Сергеем Брином. Но всех этих средств было определенно недостаточно, чтобы построить самый быстрый в мире автомобиль-робот. За некоторое время до описываемых событий Ред купил скотоводческое ранчо примерно в двух часах езды на восток от Питтсбурга, поскольку считал свой образ жизни слишком неподвижным и искал физической деятельности, чтобы упражнять мышцы, а не ум. В сентябре 2003 года, когда до назначенной даты гонок – марта 2004 года – оставалось совсем немного времени, Уиттакер наконец купил у соседа-фермера транспортное средство, которому суждено было превратиться в того самого робота.

Некоторых членов группы оно потрясло. Разве не должен беспилотный автомобиль быть красивым, сияющим и, наконец, выглядеть высокотехнологично? Добыча Реда олицетворяла противоположность понятию «высокие технологии»: американский армейский вседорожник Humvee M998[15], изрядно потрепанный к тому же. Никто не представлял себе его пробега – джип не был оснащен одометром. Тем не менее его продали по сходной цене – 18 000 долл. А главное, он был на ходу.

Уиттакер постоянно испытывал огромное давление. Десятки энтузиастов робототехники по всей стране активно работали над аппаратами для конкурса. На самом деле их оказалось так много, что DARPA стало требовать от каждого участника подать подробное и академически строгое описание используемого метода. Смысл этой идеи состоял в том, чтобы допустить до состязаний только серьезных участников. Среди них были и ученики выпускных классов, и инженеры, решившие в середине своей карьеры сменить поле деятельности. Некоторые пришли из шоу боевых роботов-гладиаторов BattleBots, где дистанционно управляемые роботы бились насмерть или, во всяком случае, до выхода из строя. Вне зависимости от того, откуда пришла та или иная команда, у всех была одна общая задача: обойти группу Реда Уиттакера. Отчего же команда Университета Карнеги – Меллона заняла особое место в сознании участников? Команда Уиттакера была самой многочисленной: в ней состояло тридцать человек. Ее финансовое обеспечение было одним из лучших. Кроме того, многие соперники считали, что в глазах DARPA именно она была фаворитом.

Стиль руководства Уиттакера состоял в том, чтобы довести до сотрудников суть проблемы, поставить перед ними сложные, но в то же время четко очерченные задачи, отмечающие этапы на пути к цели, а затем отойти в сторону. Потом он регулярно заходил к каждому из коллег, чтобы проверить статус задач, и энергично требовал их выполнения. Подобные встречи с сотрудниками могли носить довольно жесткий характер. Согласно статье в Wind, однажды Уиттакер провел аналогию между созданием роботов и строительством гигантских исторических памятников в долине Нила – в смысле потребности в рабочей силе. «Если строишь египетские пирамиды, нужны рабы», – сказал он. Что из этого следует? Рабами Уиттакера были его студенты. Один из них, Кевин Петерсон, впоследствии ставший руководителем разработки ПО, до того учился в Принстонской средней школе, где познакомился с доктором Энтони Бьянкозино, деспотичным преподавателем музыки, который отчасти послужил Дэмьену Шазеллу прототипом тирана-руководителя оркестра из его фильма 2015 года[16] «Одержимость». Петерсон мог продуктивно работать с Уиттакером, потому что успел познакомиться с подобным стилем работы в Принстоне, у «доктора Б.». «Их обоих окружала харизма, сообщавшая оттенок сверхценности и некоторой таинственности всему, что они делают, – вспоминал Петерсон. – Идея была в том, что, если ты хочешь работать у них, нужно очень постараться, чтобы тебя взяли. Тот и другой ставили перед собой по-настоящему большие и сложные задачи, и нужно было быть очень крутым, чтобы оказаться в команде. Забавно, что при этом как тот, так и другой могли взять на работу любого, кто обладал той же степенью целеустремленности, и сформировать из него работника в соответствии с собственными нуждами. Полная самоотдача в работе была важнее умений и навыков». Одной из любимых притч Уиттакера, служившей ему для мотивации сотрудников, была притча об инуитах, жителях Арктики, которым требовалось выбрать стратегию пропитания. «Что вы станете делать на их месте, – спрашивал Уиттакер, – пойдете поищете немного ягод и лишайника или убьете моржа, и тогда еды хватит на всю деревню?»

Иногда трудно было понять, что Уиттакер хочет сказать своими притчами. Петерсон понимал эту как историю о преодолении. Устроит ли тебя жизнь, которая будет обеспечивать тебя пропитанием, но не более того? Или ты из тех, кто готов бросить все силы на достижение по-настоящему масштабной цели?

Некоторые студенты покидали курс Уиттакера, поняв, что он требует большей отдачи, чем та, на которую они способны. Оставшиеся, по существу, бросали все прочие предметы и работали только на него. Петерсон был одним из оставшихся. Он свел к нулю все свои социальные контакты, перестал общаться с семьей. Даже практически перестал спать. Спустя несколько месяцев недосыпа он потерял сознание. К несчастью, это случилось как раз в тот момент, когда он спускался по лестнице. Удар головой, поездка в больницу – но через несколько дней он как ни в чем не бывало снова занимался проектом.

Работая с хорошо мотивированными, но не слишком опытными и к тому же хронически не высыпающимися сотрудниками, можно угодить в массу необычных ситуаций. Однажды утром Уиттакер и Урмсон пришли проверить, как идут дела у студентов, и увидели результат одного из таких приступов трудового энтузиазма, подогретого запредельным количеством кофеина: их сокровище, Humvee, лишился крыши. Один из студентов работал всю ночь и решил, что в салоне машины недостаточно места для компьютеров, аккумуляторов, приводов и прочих компонентов автопилота. Тогда он пошел, вооружился электрическим инструментом и перепилил поддерживающие крышу балки, превратив Humvee в своеобразный кабриолет.

Обычно Уиттакер поощрял подобную инициативу. Однако в данном случае ампутировать крышу не было необходимости. Даже если бы оборудование не вошло в салон, можно было бы снять сиденья или частично вынести его как раз на ту самую крышу. Теперь же машине был закрыт доступ на дороги общего пользования, и каждый раз, вывозя ее на открытое пространство для испытаний, приходилось делать это при помощи эвакуатора. Позорное начало карьеры для автомобиля-робота, главная задача которого – двигаться в режиме полной автономии!

Чтобы обеспечить Humvee автопилотом, Red Team, можно сказать, прибегла к обратному инжинирингу органов чувств, которые использует человек, когда ведет машину. Например, автомобилю нужны были глаза, чтобы видеть, – и группа поставила на него лидары[17] особого типа. Задачей лидара было измерять время, через которое луч света отразится от препятствия и вернется к приемнику. Повторяя эту операцию несколько раз в секунду, лидар мог построить очень приблизительную картину мира вокруг автомобиля.

Основной лидар позволял роботу замечать препятствие в 23 м от себя. Вспомогательные устройства сканировали пространство в радиусе 7 м от переднего среза корпуса машины. Стереокамера – еще один способ видеть окружающий мир. Эта специальная система обрабатывала стереоизображения, поступающие с двух камер. Однако и камеры, и лидар могли подвести, если требовалось «видеть» через обычное для пустынных дорог облако пыли. Чтобы дать машине органы чувств, которые не спасуют перед пылевым облаком, Red Team приобрела акустический радар.

Следующей задачей было непосредственно управление. Поставить ногу, чтобы та нажимала на педаль газа, или руку, чтобы крутить руль, было невозможно, поэтому их место заняли приводы. По существу, это были просто электромоторы: толкающие, крутящие и нажимающие, чтобы таким образом заставить автомобиль ускоряться, тормозить или поворачивать направо или налево.

В центре всей системы находился набор компьютеров, который можно было назвать мозгом робота. Один из них, предоставленный корпорацией Intel, представлял собой сервер на четырехъядерном процессоре Itanium 2 с 3 Гб оперативной памяти. Часть компьютеров была предназначена для того, чтобы комбинировать информацию с лидара, системы стереовидения и радара и таким образом строить картину мира вокруг машины. Другой компьютер использовал данные GPS и отслеживал движение, определяя координаты с точностью до метра. Получив изображение местности и местоположение, компьютеры должны были ответить всего на два вопроса – те самые, которые человек за рулем задает себе тысячи раз: во-первых, с какой скоростью двигаться; во-вторых, куда поворачивать руль?

Уиттакер отводил на сборку робота и написание программного обеспечения сто дней. Дедлайн пришелся на ноябрь, День благодарения приближался, а значительная часть машины еще не была завершена. Например, компьютеры не были соединены между собой, и даже датчики отсутствовали. Однако у робота уже было имя: Sandstorm, Песчаная буря, по имени облаков пыли, которые тот должен был поднять в пустыне Мохаве.

Пустыня беспокоила как Уиттакера, так и Урмсона. Разумеется, предметом их беспокойства было бездорожье, но не только: ухабистые дороги тех мест могли причинить изрядный вред микропроцессорам и датчикам сами по себе. Даже если преодолевать камни и неровности на небольшой скорости, считали студенты, вибрация наверняка повредит память компьютеров. В конце концов, магнитный диск – всего лишь быстро вращающаяся металлическая пластина. Чтение и запись производятся при помощи прецизионной металлической головки, парящей над самой ее поверхностью. Сильные толчки могут заставить головку и пластину соприкоснуться, тогда поверхность пластины будет расцарапана, и накопитель придет в негодность. Та же самая тряска может заставить датчики давать ложные показания.

Поэтому Red Team потратила много времени на разработку защиты компьютеров и датчиков от рывков и толчков, неизбежных при движении Humvee через пустыню. Они решили пойти тем же путем, которым идут автопроизводители, чтобы защитить от рывков и толчков живых людей. Пружины и амортизационные стойки оберегали большой металлический контейнер, находившийся там, где раньше была крыша. Он назывался «e-box» (сокращение от «electronics box», «ящик для электроники»), весил более полутонны и вмещал в себя далеко не только жесткие диски. Там в основном находилось все «нежное» оборудование робота: компьютеры, GPS-приемник, радары и вспомогательные лидары.

Оставалось защитить основной лидар и стереокамеру. Ради этого группа провела бессчетные часы, создавая механизм на базе карданова подвеса, сложного устройства, издавна служившего морякам, чтобы сохранять неизменным положение судового компаса даже в самый сильный шторм. Red Team спроектировала и изготовила собственный подвес, смонтировав внутри него основной лидар и систему стереовидения. Снаружи их защищала сфера, по размеру чуть превышавшая школьный глобус. Небольшие моторчики внутри сферы служили Sandstorm, чтобы поворачивать лидар и камеру туда, куда робот считал нужным посмотреть. Если бортовая карта говорила, что машина сейчас входит в левый поворот, то лидар поворачивался налево, чтобы «смотреть» туда, куда она едет.

Будучи техническим директором группы, Урмсон отвечал за сборку всех этих компонентов в единую систему. Он находился в постоянном стрессе, как из-за личных обстоятельств, так и из-за положения дел в Red Team. В сентябре его жена родила первенца, мальчика. Урмсон, однако, не мог приезжать домой надолго. Он пообещал Уиттакеру, что робот самостоятельно пройдет всю длину гоночной трассы, 240 километров, к полуночи 10 декабря 2003 года, то есть за три месяца до даты соревнований.

Ради этого ему приходилось работать по шестнадцать часов в день без выходных. Как-то раз, во время бешеного рабочего марафона, он не спал сорок часов подряд. За неделю до Дня благодарения Уиттакер стал подгонять людей сильнее. По свидетельству журналиста Уэйта Гиббса, он сказал во время одной из встреч с Урмсоном и основными членами команды: «Машина еще не прошла ни фута самостоятельно, а вы обещали, что через две недели это чудо техники пройдет 150 миль. Кто считает, что от этой цели следует отказаться, поднимите руки». Молчание. Никто не поднял руки. Уиттакер улыбнулся, говорит Гиббс, и заметил в своей экспрессивной манере: «Мы вступаем в безумное и проклятое время, в течение которого нам предстоит родить машину и отправить ее в первое путешествие».

Сборка происходила в большой мастерской, расположенной в корпусе космической робототехники Университета Карнеги – Меллона. Представьте себе самую лучшую механическую мастерскую, какую вы видели в жизни, и вы получите достаточно точное представление об этом помещении. Потолок на высоте нескольких этажей, рабочие мостики и площадки на разных уровнях и даже небольшой кран для подъема тяжестей. Токарные и вертикально-сверлильные станки, ящики в верстаках, полные всевозможных инструментов, – и еще другие инструменты и приборы, занимающие каждый квадратный сантиметр горизонтальной поверхности. В подобной мастерской можно было изготовить практически что угодно, в буквальном смысле этого слова.

День благодарения и последовавшие за ним выходные Урмсон и его группа практически безвылазно просидели там. К вечеру воскресенья они соединили достаточное количество компьютеров и датчиков, чтобы Sandstorm начала понемногу оживать. Как раз примерно тогда же группа нашла место для испытаний своего чудовища Франкенштейна. Мест, куда было бы удобно добраться от Карнеги – Меллона, и в то же время подходящих для испытаний трехтонного робота, чадящего выхлопом, с аппетитом поглощающего дизельное топливо, оставляющего за собой масляный след, было немного. Особенно если при этом хочется избежать жертв среди гражданского населения. Решение нашел почтальон Мики Стратерс. Однажды он ехал через мост Хот-Метал-Бридж, направляясь в университет, и смотрел на огни, мерцающие в холодном зимнем воздухе по берегам реки Мононгахила. Они мерцали повсюду, но обширная область по правую сторону моста была темна. Мики знал, что это промышленная земля и там раньше находился последний сталелитейный завод Питтсбурга – LTV Coke Works, закрывшийся в 1998 году. С тех пор территория пустовала.

Стратерс предложил эту площадку Уиттакеру, и тому она очень понравилась, как из-за удобства, так и из-за ее промышленного прошлого. На участке площадью в 168 акров[18] находилось железнодорожное депо, множество служебных построек и старое оборудование; благодаря этому она выглядела так, словно осталась со времен промышленной революции. Она как будто передавала группе дерзкий дух давно прошедших времен строительства Питтсбурга. Участком распоряжались принадлежащие состоятельным семьям фонды. Несколько телефонных звонков – и группа Уиттакера получила разрешение проводить там испытания.

Второго декабря было произведено первое из многочисленных испытаний робота на Coke Works. Заброшенная территория, наполненная ржавеющим оборудованием и пустыми банками из-под машинного масла, была подходящим фоном для угловатого Humvee. Он выглядел скорее как динозавр из юрского периода, чем как одна из самых совершенных машин, когда-либо созданных человеком. Лежал снег. Температура была минус восемь градусов по Цельсию. «Точно как в пустыне Мохаве, да?» – воскликнул, если верить журналу Wired, один из сотрудников. (Уиттакер тем временем разгуливал в рубашке, джинсах и ботинках на босу ногу.) Перед первым запуском Урмсон забрался на корпус, чтобы нажать на кнопку аварийной остановки, если машина вдруг поведет себя нештатно. Придя в движение, робот вначале дернулся в сторону обрыва, но тут же выправился и пошел по заданной траектории. После нескольких благополучных заездов, в 20:51, Урмсон решил дать Sandstorm полную свободу и посмотреть, что выйдет. Он слез с корпуса машины. До испытаний в нее был заложен маршрут овальной формы, контрольные точки которого определялись по GPS. Не смея дышать, группа наблюдала, как робот катался по заданному маршруту полчаса, пройдя в сумме шесть с половиной километров. Никаких аварий. Даже мелких происшествий. Конечно, до 240 километров было еще далеко, но теперь никто не смог бы отрицать, что группа продвигается к намеченной цели.

Прошла еще неделя, и поздним вечером 10 декабря, всего за два часа до полуночи – срока, к которому группа обещала Уиттакеру обеспечить самостоятельное прохождение машиной 240 км, – робот взбунтовался. В программном обеспечении возникали ошибки всякий раз, когда машина выполняла больше двух-трех заездов. Урмсон и его коллеги несколько дней буквально жили на Coke Works – если можно так сказать о ночевке в своей машине с работающим двигателем и включенной на максимум печкой. Несмотря на то что отладка велась круглосуточно, поведение Sandstorm оставалось непредсказуемым и временами самоубийственным: то она въезжала в телеграфный столб, то загоралась, то внезапно теряла способность ловить сигнал GPS. Машина спокойно проходила трассу круг за кругом, а затем, словно повинуясь неслышному заклинанию, без видимых причин резко меняла курс и бросалась пробивать цепное ограждение полигона, и Урмсону приходилось нажимать аварийную кнопку. А дедлайн неумолимо приближался. Когда Sandstorm освободили от очередного мотка колючей проволоки, Уиттакер, согласно рассказу Гиббса, собрал вокруг себя Урмсона и всех остальных. Разумеется, говорил он, дедлайн 10 декабря приближается. Но даже если он пройдет, мы продолжим работу завтра – и послезавтра, если потребуется. Мы будем работать до тех пор, пока Sandstorm не пройдет требуемые 240 км. «Мы сказали, что сделаем это, а мы делаем то, что говорим», – торжественно заявляет Ред на страницах Scientific American[19].

Затем начался дождь, холодная декабрьская морось, пропитывающая одежду и пробирающая холодом до костей. От дождя Sandstorm была защищена неважно. Один из приблизительно десяти членов группы, еще остававшихся на площадке, развернул накидку над компьютерным оборудованием робота. Ред отсутствовал. Гиббс пишет, что Урмсон посмотрел на своих коллег, завернувшихся в одеяла и дрожащих от холода под навесами, с которых каплями срывалась вода. Он подумал, что для сенсоров и процессоров живых людей влага тоже может быть вредна – или, возможно, вспомнил своих жену и сына. И решил отправить группу по домам.

Гиббс пишет, что на следующий день, когда группа собралась на Coke Works, Уиттакер был в бешенстве, словно «злой тренер в конце первого тайма». Он напомнил всем о тех жертвах, которые уже были принесены ради того, чтобы достичь 240-километрового рубежа. В мастерской беспорядок, робот не покрашен, содержимое веб-сайта устарело – и все это ради того, чтобы сконцентрировать усилия всех без исключения на необходимости довести Sandstorm до пригодного к гонкам состояния. Обращаясь к целой комнате людей, старавшихся не смотреть ему в глаза, Уиттакер сказал: «Вчера мы забыли, для чего здесь собрались. То, что нам пришлось пережить, – это просто генеральная репетиция гонок. Именно так и будет выглядеть 13 марта. Мы проходим курс молодого бойца; главная цель всего этого – научиться прикладывать чуть больше усилий, чем раньше. Пусть приходит март, к этому времени мы сами будем машиной». В конце речи Уиттакер спросил, кто готов работать целыми днями на протяжении четырех последующих дней, пока машина не пройдет свои 240 километров. Четырнадцать человек подняли руки, включая Урмсона.

Двумя днями позже американские солдаты поймали Саддама Хусейна, прятавшегося в какой-то крысиной норе вблизи Тикрита, и война в Ираке оккупировала новостные ленты и выпуски кабельного телевидения так плотно, как никогда раньше. Казалось, сводки каждый день сообщают о все большем числе погибших от самодельных взрывных устройств в Ираке и Афганистане. Между тем, именно эти потери Red Team и рассчитывала предотвратить, создавая свой автомобиль-робот. А потом войны, идущие в отдаленных уголках земли, подсказали Урмсону решение.

В последние годы карты стали неотъемлемой частью любого успешного проекта по робототехнике. Карты позволяют роботу определить свое местоположение гораздо точнее, чем только по данным GPS. Технология, называемая «одновременной локализацией и картографированием» (Simultaneous Localization and Mapping, SLAM), состоит в том, что робот сканирует лидаром пространство вокруг себя в поисках ориентиров. Например, вне помещений это могут быть деревья, столбы линий электропередачи, бордюры, здания. Затем, оказавшись в том же месте повторно, робот сверяется с картой и сравнивает свое новое положение относительно ориентиров со старым, вычисляя таким образом свои координаты с весьма высокой точностью. Однако применить эту технологию на Sandstorm было невозможно: DARPA держала место соревнований в секрете. И в этом заключалась главная сложность.

Как-то раз Урмсон смотрел новостной сюжет о войне на одном из кабельных каналов. Сцена была знакома всякому, кто жил после 9/11: зернистое изображение, джип быстро движется по пустынной дороге где-то в глуши. Затем откуда-то со стороны в кадре появляется ракета, попадает в автомобиль и взрывается, превратив его в облако пыли и осколков.

Видео успешного применения бомбы с лазерным наведением было снято с беспилотника, оснащенного камерой. Дроны летали над зоной конфликта, поставляя фото и видео иранской и афганской территории. Они искали в Афганистане убежища «Аль-Каиды», где мог прятаться Усама бен Ладен. В Ираке они искали лагеря сторонников свергнутого Саддама Хусейна и его партии Баас.

Если американские военные могут пользоваться дронами для получения изображений настолько отдаленных и враждебных мест, предположил Урмсон, то вскоре эти изображения должны стать общедоступными. И может случиться так, рассуждал он дальше, что эти изображения можно будет использовать, чтобы упростить роботу его задачу. Будущую трассу гонок невозможно просканировать лидаром, поскольку никто в Red Team не знает, где в точности пролегает эта трасса, зато достоверно известно, что проходит она по пустыне Мохаве – а ведь ее карты существуют, не так ли? На самом деле, подробные карты Мохаве уже была составлены такими организациями, как Геологическая служба и вооруженные силы США.

«Мы поняли, что можем обойтись без SLAM, – вспоминает Урмсон. – Ведь уже было ясно, что вскоре будет доступна глобальная база [картографических] данных… Так почему бы ею не воспользоваться?»

Если бы ребята из Red Team смогли заложить в Sandstorm точную карту местности до соревнований, можно было бы отказаться от ресурсоемких вычислений. Новый подход менял саму постановку задачи. Группа считала, что пытается построить робота, способного видеть окружающий мир так, чтобы различать дорогу и самостоятельно пройти по ней 240 км. Использование карт означало, что компьютеру можно было сообщить, где находится трасса и как проходить ее. Потенциально такой метод позволял Sandstorm двигаться куда быстрее.

Но сначала Red Team – студентам-старшекурсникам, нищим аспирантам и добровольцам – предстояло создать более подробную карту Мохаве, чем любая из существующих. Задача невероятной сложности, но студентам Реда Уиттакера было не привыкать. Часть группы получила задание достать подробные карты всей пустыни, что было относительно просто с учетом связей Уиттакера и Спенсера Спайкера среди военных. После этого они занялись прокладкой трасс через пустыню, используя полученные карты. Кроме того, два инженера – Тугрул Галатали и Джош Анхальт – должны были объехать как можно больше дорог в Мохаве на арендованном внедорожнике, при этом снимая окружающий пейзаж на установленные в окнах видеокамеры. Можно сказать, что они впервые, пусть и в зачаточном виде, реализовали ту идею, которая позже легла в основу Google Street View.

Следующим шагом следовало сравнить отснятый материал и карту и присвоить каждому участку числовое значение, которое разработчики назвали величиной потерь. Таким образом, скала или горный участок, при попытке преодолеть который Sandstorm гарантированно погибнет, получала величину потерь, равную бесконечности. Ровной дороге или сухой, плоской поверхности дна высохшего озера приписывались нулевые потери. Компьютеры Sandstorm были запрограммированы так, чтобы всегда выбирать траекторию с наименьшим значением потерь.

Как-то вечером, когда до состязаний оставалось всего несколько недель, руководство Red Team собралось на чердаке корпуса космической робототехники в Карнеги – Меллон. «Мы достигли определенного прогресса в составлении карты всевозможных путей через пустыню», – вспоминал Урмсон. Но во время этой встречи на чердаке он внезапно осознал, что работа продвигается слишком медленно. «Стало очевидно, что цели мы не достигнем», – сказал он. И действительно, потенциально возможных маршрутов оказалось слишком много. К дате гонок группа успела бы разметить только малую часть их.

Именно благодаря этому факту к Red Team пришло ее второе озарение. DARPA сообщило командам, что, как раз чтобы не дать распланировать прохождение трассы заранее, она будет сообщена командам ровно за два часа до старта, в 4:30 утра. Red Team уже умела качественно прокладывать маршрут через пустыню. А что, если сменить стратегию? Что, если не пытаться создать карту, содержащую результаты прохождения трассы для всех вообразимых траекторий, а научиться хорошо, а главное – моментально, обучать Sandstorm проходить одну-единственную трассу?

Почему, задумалась команда, вместо создания идеальной карты не сконцентрироваться на прокладке одного-единственного идеального маршрута? Такого, который они смогут спланировать за два часа между тем, как DARPA сообщит участникам примерную трассу гонок, и собственно стартом? Старый подход предполагал использование карт и прокладку маршрутов вручную, и таким образом фактически робот должен был проехать по всем дорогам пустыни площадью 50 000 км2. Новый подход предлагал сосредоточиться на единственном 240-км маршруте, который планировщикам предстояло тщательно проработать – причем за те 120 минут, которые будут у команды после того, как DARPA откроет свой секрет.

Тогда часть Red Team полностью сосредоточилась на реализации этой идеи. В привычном помещении под крышей корпуса космической робототехники около десяти человек репетировали, отрабатывая до автоматизма последовательность действий после того, как DARPA в 4:30 утра передаст командам маршрут в виде файла. Он должен был содержать около 2500 опорных точек маршрута, которые все называли «хлебными крошками»[20], отстоящих примерно на 80 м друг от друга. Члены группы сразу же начинают действовать. Один из них тут же загружает файл в программу, содержащую величины затрат для всей территории, чтобы она выдала более точный маршрут, содержащий во много раз больше «крошек», чем файл DARPA (он же RNDF, Route Network Definition File).

Но Урмсон, Уиттакер и другие не доверяли маршруту, рассчитанному программой. Ей случалось отправлять Sandstorm прямиком через каменные гряды, в овраги и на ограждения из колючей проволоки. Поэтому группа редакторов разделяла маршрут на участки, а затем при помощи компьютеров буквально проходила каждый метр вручную в поисках ошибок. Проверенные участки затем собирались обратно в маршрут, он загружался в Sandstorm, и во время состязаний робот должен просто следовать ему. ...



Все права на текст принадлежат автору: Кристофер Шулган, Лоуренс Бернс.
Это короткий фрагмент для ознакомления с книгой.
Автономия. Как появился автомобиль без водителя и что это значит для нашего будущегоКристофер Шулган
Лоуренс Бернс