Näissä autoissa on haitekkia kuin avaruusluotaimissa. Silti niiden rakentajat eivät ole varmoja, selviääkö yksikään kunnialla maaliin pian käytävässä kaupunkirallissa. Autoissa ei näet ole lainkaan kuljettajaa.


Silti niiden rakentajat eivät ole varmoja, selviääkö yksikään
kunnialla maaliin pian käytävässä kaupunkirallissa.
Autoissa ei näet ole lainkaan kuljettajaa.

Sisältö jatkuu mainoksen alla

Sisältö jatkuu mainoksen alla


Älkää huijatko! Kuljettajat kuitenkin kököttävät piilossa noissa autoissa. Näin yleisö huutelee, kun 23 älyautoa lokakuussa 2005 starttaa Mojaven autiomaata halkovalle Suuren haasteen kilparadalle.

Tuskin kököttävät, selviää Yhdysvaltain tämänvuotisen tiedeviikon, maailman suurimman tiedetapahtuman, robotiikkaseminaarin yleisölle, kun videonauha pyörii pidemmälle. Autojen meno on kuin ensimmäistä ajotuntiaan ottavan autokoululaisen, ja useimmat tekevät stopin kesken matkan.

- Tuo kilpailu oli todella tekoälykilpailu. Ensimmäisen kerran historiassa robotit päättivät itsenäisesti kaikesta, vakuuttaa videon esittäjä Sebastian Thrun, Stanfordin yliopiston tekoälytieteen professori. Hänen sanaansa ei ole syytä epäillä, sillä hänen johtamassaan laboratoriossa rakennettiin voittoisa Stanley, Volkswagen Touaregista muunneltu robottiauto, joka suoritti 210 kilometrin kilpailureitin 6 tunnissa 53 minuutissa ja 8 sekunnissa.

Kun Stanleyn vanavedessä maaliin saapui neljä muutakin autoa, alkoi hulabaloo. Yleisö hurrasi, voittajat tuulettivat, ja media tungeksi kuin urheilukilpailuissa konsanaan. Innostuksen ymmärtää, kun tietää, että ensimmäinen, maaliskuussa 2004 käyty älyautokisa päättyi fiaskoon: suurin osa kilpailijoista ei päässyt lähtöaluetta pidemmälle, ja paras ajoi 230 kilometrin taipaleesta vain 12 kilometriä.

Raikuvimmat aplodit Suuren haasteen saavutuksille annettiin kuitenkin kenties Yhdysvaltain puolustusvoimissa.




Älyautoa ajaa tekoäly


Todellisten älyautojen ohjaus, vaihteisto, kaasutin ja jarrut toimivat täysin automaattisesti. Näitä hoitavan älykkään ohjauspäätteen lisäksi autot käyttävät erilaisia paikantimia, ilmaisimia ja tietokoneohjelmia. Stanfordin yliopiston Juniorista löytyy muun muassa seuraavanlaista tekniikkaa.


Paikannus
- satelliittipaikannusjärjestelmä GPS
- paikannustiedontarkennin VBS
- asento- ja paikkatiedon inertiajärjestelmä IMU
- pyörien matkamittarit ja nopeudentunnistimet
Määrittävät auton sijainnin 50 senttimetrin  ja asteen 50. osan tarkkuudella.


Ympäristön hahmotus
- 8 lidar-kartoitinta, joissa 68 laseria
- 6 stereovideokameraa
- tutka
Tarkentavat sijainnin viiteen senttimetriin. Tuottavat ajantasaista, kolmiulotteista näkymää 360 asteen laajuudelta ja 200 metrin matkalta.


Tiedonkäsittely
- Laitteina 2 Intelin palvelinta ja 10 prosessoria, jotka ottavat dataa vastaan 200 kertaa sekunnissa.
- Käyttöjärjestelmänä Linux
- Ohjelmina 500 algoritmia, joissa muun muassa seuraavat oppivat moduulit:
1. mapperi, tulkitsee paikka-, mittaus- ja kuvatiedot
2. lokalisaattori, yhdistää tiedot
3. planneri, tekee suunnitelmat ja päätökset
4. kontrolleri, välittää päätökset ohjauspäätteelle.
Informaation tulosta toimintaan kuluu aikaa noin 300 millisekuntia.


Takana armeijan tarpeet

Älyautokilpailut ovat Yhdysvaltain puolustusvoimien tutkimusyksikön Darpan, Defense Advanced Research Projects Agencyn, idea. Se käynnisti hankkeen sen jälkeen, kun kongressi vuonna 2001 määritteli uudelleen armeijan operatiivisia toimintatapoja ja asetti tavoitteeksi, että vuonna 2015 joka kolmas sotilasajoneuvo toimii itsenäisesti ilman kuljettajaa. Tarkoituksena on säästää ihmishenkiä vaativilla sotatoimialueilla, joilla erilaiset räjähteet kylvävät arvaamatonta tuhoa.

Julkiset autokilpailut istuvat hyvin Darpan toiminta-ajatukseen. Organisaatio ei näet tee omaa tutkimusta, vaan se innostaa muita tutkimuslaitoksia edistämään ideoitaan rahoittamalla niiden toimintaa. Suuren haasteen alla se antoi yhdelletoista kärkitiimille miljoonan dollarin pesämunan kullekin, ja samalla tavoin se on menetellyt tulevan kilpailun aattona.

Myös palkinnot ovat hulppeat. Voittajalle on luvassa kaksi miljoonaa dollaria, kakkonen saa miljoonan ja kolmonen 500 000 dollaria.

Mitkä kärryt tahansa eivät pääse palkintorahoista kisaamaan. Karsinta on tiukka. Tämänvuotiseen kilpailuun ilmoittautui alun perin 89 joukkuetta Yhdysvalloista, Saksasta, Ranskasta, Kanadasta ja Meksikosta.

Videonäytteiden perusteella Darpa kelpuutti niistä jatkoon 53. Kesällä ajetuista kenttäkokeista se valitsi 36 semifinalistia. Tämän kuun viimeisellä viikolla ne ajavat välierät, joista 20 parasta selviytyy 3. marraskuuta käytävään finaaliin.


Kaupunki huima haaste

Tiukkaa karsintaa selittää osaltaan se, että Darpa on nostanut kilpailun vaatimustasoa. Tulevassa rallissa autot eivät posota peräkkäin autiomaassa vaan liikkuvat kaupungissa, joskin vielä pienehkössä, sillä metropolien ruuhkiin autoja ei sentään tohdita laittaa.

Darpan elokuisen ilmoituksen mukaan Urbaani haaste ajetaan Los Angelesin lähistöllä sadantuhannen asukkaan Victorvillessä, missä armeijalla on kaupunkimanöövereihin valmentava koulutuskeskus. Sen kortteleihin on helppo pystyttää sadan kilometrin mittainen kilpailureitti, joka sisältää kaikki kaupunkiliikenteen elementit nopeusrajoituksineen, kaistanvaihtoineen, risteyksineen, liikenneympyröineen ja parkkipaikan etsintöineen.

- Urbaani haaste on aivan eri luokkaa kuin Suuri haaste, Sebastian Thrun myöntää.

- Nyt ei riitä, että autot hoksaavat ja kiertävät kiinteät esteet ja pysyvät tiellä. Niiden on ymmärrettävä ympäristöään. Niiden on tunnettava liikennesäännöt. Niiden on seurattava muiden tiellä liikkujien tekemisiä ja nopeuksia ja ennakoitava niiden aikomukset. Lyhyesti sanoen niiden on toimittava kuin niillä olisi Kalifornian ajokortti, Thrun luonnehtii.

Ei siis ihme, että kisaan pyrkivät joukkueet ovat virittäneet ajokkejaan viimeisen päälle. Monet tuovat Victorvilleen kokonaan uuden älykärryn. Niin myös Thrunin tiimi.


Hyväkin äly voi pettää

Stanleyn seuraaja on Volkswagen Passatiin rakennettu Junior, kuten pikkuveljen sopii ollakin, mutta nimen ei pidä antaa hämätä. Varusteissa Junior päihittää isonveljensä, vaikka siinäkin oli tietotekniikkaa enemmän kuin kuumatkoja tehneissä Apolloissa.

Juniorin näköaistina toimii useita videokameroita, tutka ja kymmenittäin lasereita. Paikka- ja suunta-aistin tehtäviä hoitavat huipputehokkaat paikantimet ja asennontunnistimet. Älystä huolehtivat oppivat algoritmit, jotka yhdistävät ja tulkitsevat sensoreiden keräämän aineiston, tekevät päätökset ja panevat auton toteuttamaan ne.

Kaikkea tätä pyörittämään tarvitaan tietysti järeät aivot. Juniorilla onkin rahkeita neljä kertaa enemmän kuin Stanleylla. Kun Stanley jauhoi tietoa kuudella prosessorilla, Junior käyttää kymmentä entistäkin tehokkaampaa suoritinta.

Loistovarustuskaan ei välttämättä takaa menestystä. Tekniikka on vielä kehitysvaiheessa, ja mitä tahansa voi sattua. Thrun saattaa kuvitella, kuinka yhtä aikaa risteykseen saapuvat autot jähmettyvät sijoilleen prosessoimaan, kenellä on etuajo-oikeus ja kenen kuuluu väistää. Ihmiset selvittävät tällaiset tilanteet käsimerkeillä, mutta roboteille keskinäistä kommunikointia vasta kehitetään.

Hankaluudet tietäen Thrun ei käy veikkaamaan Juniorille voittoa. Itse asiassa voitto ei tunnu edes olevan kaikki kaikessa. Tärkeintä olisi, että ainakin osa autoista pääsisi kunnialla maaliin. - Se olisi voitto robotiikalle - ja tulevaisuuden autoilulle.


Eniten hyötyvät siviilit

Älyautojen kehittäjät tähtäävät itse asiassa taistelutantereita pidemmälle, olkoonkin, etteivät he pidä sotilaiden turvaamista mitenkään mitättömänä tavoitteena. He vain vakaasti uskovat, että älyautoista hyötyvät viime kädessä eniten siviilit - kuten monista muistakin alkuaan sotilaallisista innovaatioista. Esimerkiksi nykyiset transistorit olivat alun perin Darpan tekniikkaa, ja internet luotiin sotilaallisen tietoverkon Arpanetin pohjalle.

- Maailman liikenneonnettomuuksissa kuolee joka vuosi miljoona ihmistä, ja yhdeksän kolaria kymmenestä johtuu inhimillisestä erehdyksestä. Tilastot kaunistuvat, jos me onnistumme siinä, mitä olemme tekemässä, ja autoja alkavat ajaa aina valppaat ja tarkat robotit haparoivien, huolimattomien, ärtyneiden tai rajojaan kokeilevien ihmiskuskien sijaan, Thrun arvioi.

Hän lupaa myös parannusta elämänlaatuun. - Tuskailu liikenteessä vähenee, vammaisten itsenäisyys lisääntyy, vanhukset eivät jää eristyksiin, ja lapset pääsevät harrastuksiinsa stressaamatta vanhempiaan, Thrun visioi eikä ollenkaan epäile, etteivät ihmiset luottaisi henkeään robottien käsiin.

- Autoissa on jo älykästä turvatekniikkaa, ja lisää halutaan. Lentokoneita on lennetty vuosia autopiloteilla, joten autoilussakin seuraava looginen askel on itse itseään ajava auto. Kymmenen vuoden kuluttua ne ovat valtateillä ja kahden-kolmenkymmenen vuoden kuluttua niillä ajatetaan kaikkialla, Thrun ennustaa.

Entä ajamisen nautinto, koetan esittää. - Ken haluaa, ajaa itse. Kenenkään ei ole pakko käyttää automatiikkaa - mutta jos olet kuolemanväsyneenä tai rankkasateessa lähdössä töistä kotiin, etkö sinä turvautuisi automaattiohjaukseen?


Urbaani haaste: www.darpa.mil/grandchallenge/index.asp 
Sivusto tarjoaa perustiedot kilpailusta ja yhteydet 36:n semifinaaliin selvinneen älyauton kotisivuille.
Autojen turvatekniikkaa:
Älykäs auto korjaa kuljettajan virheitä. Tiede 2/2004, s. 12-13.

Sisältö jatkuu mainoksen alla