وقتی سریع‌ترین راننده نبض ندارد

به گزارش خبرنگار دانش و فناوری خبرگزاری دانشجو، در زیر نور‌های پیست یاس مارینا در ابوظبی، خودرویی با سرعت ۱۸۵ مایل در ساعت (۲۹۵ کیلومتر در ساعت) از خط مستقیم گذشت و با دقت جراحی به پیچ اول رسید. هیچ انسانی پشت فرمان نبود.

تماشاگران منتظر بودند که راننده از خودرو خارج شود، اما در عوض تشویق کردند سخت‌افزار‌های GPU را که زیر فیبر کربن دفن شده بودند. در حالی که «مغز» خودرو جریان عظیمی از داده‌های حسگر‌ها را پردازش می‌کرد، با پنج ماشین دیگر برای پیروزی رقابت می‌کرد.

این مسابقه، لیگ مسابقات خودران ابوظبی (A۲RL) بود؛ اولین سری مسابقات شدید خودران جهان، جایی که الگوریتم‌ها، نه ورزشکاران، برای میلی‌ثانیه‌ها رقابت می‌کنند.

مهندس مسابقه اماراتی، آمنا المرزوقی، به Interesting Engineering گفت:

«همزمان حس بی‌باوری و هیجان دارید. شما در حال مشاهده تکنولوژی هستید که خطی را پشت سر می‌گذارد که پیش‌تر فقط برای انسان‌ها بود.»

در طول مراحل انتخابی، خودروی خودران Unimore Racing از ایتالیا، یک دور ۵۸.۸۷ ثانیه‌ای ثبت کرد و از معیار راننده حرفه‌ای پیشی گرفت. برای اولین بار در یاس مارینا، هوش مصنوعی از انسان سریع‌تر بود.

این پیروزی نه تنها مسابقات را بازنویسی کرد؛ بلکه چیزی بزرگ‌تر را نشان داد. الگوریتم‌هایی که یاد می‌گیرند با سرعت ۱۸۵ مایل بر ساعت سبقت بگیرند، به زودی مسیر کامیون‌های تحویل در شهر‌های شلوغ و هواپیما‌ها در آسمان‌های پر ازدحام را هدایت خواهند کرد.

علم سرعت

هر خودروی A۲RL با Super Formula SF۲۳ شروع می‌شود، یکی از سریع‌ترین خودرو‌های مسابقات چرخ‌باز ژاپن. مهندسان صندلی راننده را حذف و ۶۵ کیلوگرم تجهیزات الکترونیکی شامل کامپیوتر‌ها و حسگر‌ها نصب می‌کنند، تقریباً به اندازه وزن یک راننده انسانی.

این ماشین جدید، با نام EAV-۲۵، بیشتر شبیه یک ابرکامپیوتر است تا خودرو مسابقه‌ای. از موتور K۲۰C۱ توربو چهار پیستونه هوندا با قدرت ۵۰۰ اسب بخار بهره می‌برد و بدنه آن از فیبر کربن سبک ساخته شده است. وزن خودرو بدون مایعات حدود ۶۹۰ کیلوگرم است و سخت‌افزار خودران دوباره برای تعادل اضافه شده است.

شش دوربین Sony IMX۷۲۸ و سه رادار ZF Prowave و سه واحد LiDAR Seyond Falcon Kinetic، دید کامپیوتری خودرو را تأمین می‌کنند تا در همه شرایط فاصله و موانع را تشخیص دهد.

هر دور می‌تواند تا ۵۰۰ گیگابایت داده خام تولید کند و یک روز کامل تست ممکن است بیش از ۲۴ ترابایت داده تولید کند، تقریباً برابر با آنچه Netflix در یک دقیقه در سراسر جهان پخش می‌کند.

جیوانی پاو، مدیر تیم TII Racing (امارات) به Interesting Engineering گفت:

«هر میلی‌ثانیه مهم است. هوش مصنوعی نه تنها می‌رانَد؛ بلکه تصمیم می‌گیرد چقدر ترمز کند، چگونه از دست دادن چسبندگی را پیش‌بینی کند و چه زمانی با سرعت ۲۵۰ کیلومتر در ساعت (۱۵۵ مایل) سبقت بگیرد. الگوریتم‌ها همان غریزه‌ای را نیاز دارند که یک راننده انسانی سال‌ها آن را توسعه می‌دهد، اما سریع‌تر.»

برای تحمل گرمای شدید ۵۰ درجه سانتی‌گراد (۱۲۲°F)، مهندسان تقریباً همه سیستم‌ها را تقویت کردند: سیم‌کشی مخصوص موتوراسپورت، آنتن‌های GNSS و ۵G تقویت‌شده، دینام‌های جدید و سیستم‌های ضد لرزش برای محافظت از الکترونیک حساس. EAV-۲۵ یک تست کامل مقیاس واقعی برای خودران تحت شرایط سخت است.

آموزش خودرو‌ها برای فکر کردن

اگر فرمول یک دقت مکانیکی را به اوج رسانده، A۲RL شهود الگوریتمی را کامل می‌کند. فرمول یک با سخت‌افزار پیشرفت می‌کند؛ A۲RL با نرم‌افزار. هر خودرو از یک پشته چندلایه هوش مصنوعی برای ادراک، برنامه‌ریزی و کنترل استفاده می‌کند — نسخه دیجیتال حلقه شناختی یک راننده انسانی.

ابتدا ادراک انجام می‌شود: دوربین‌ها و LiDAR داده‌ها را به شبکه‌های عصبی کانولوشنی می‌دهند که لبه خطوط، رقبا و محدودیت‌های پیست را تشخیص می‌دهند. رادار و حسگر‌های حرکت، موقعیت خودرو را با دقت سانتی‌متری مشخص می‌کنند.

سپس برنامه‌ریزی انجام می‌شود: ماژول‌های یادگیری تقویتی حرکت رقبا را پیش‌بینی کرده و تصمیم می‌گیرند چه زمانی ترمز کنند، دفاع کنند یا سبقت بگیرند. سیستم‌های کنترل، این تصمیم‌ها را به عمل تبدیل می‌کنند: فرمان، گاز، تغییر دنده — همه توسط محرک‌های دقیق انجام می‌شود.

مارکو برتوگنا، مدیر تیم Unimore Racing گفت:

 «آن را مانند مغزی در برابر نیرو‌های شدید تصور کنید. هوش مصنوعی یاد می‌گیرد چگونه تهاجمی باشد، چه زمانی ریسک کند و چه زمانی صبر کند. حتی انسان نیز در این سرعت و حجم اطلاعات نمی‌تواند این همه داده را پردازش کند.»

هر تیم عامل رانندگی خود، نرم‌افزاری که خودرو را کنترل می‌کند، از پایه کد ارائه‌شده توسط A۲RL برنامه‌ریزی می‌کند و با شبیه‌سازی و تمرین‌ها آن را بهبود می‌دهد.

از شبیه‌سازی تا پیست

ماه‌ها پیش از فینال بزرگ، A۲RL Sim Sprint برگزار می‌شود، یک تورنمنت آنلاین پیش‌فصل. الگوریتم‌ها روی نسخه‌های مجازی پیست‌های Suzuka، Yas Marina و Autonodrome مسابقه می‌دهند.

این مسابقات AI را مجبور می‌کند با تایر سرد، روغن روی مسیر، موانع غیرقابل پیش‌بینی و داده‌های حسگر جعلی مقابله کند. تنها سریع‌ترین و ایمن‌ترین سیستم‌ها از Quality Gateways عبور می‌کنند، مجموعه‌ای دقیق از تست‌ها که قابلیت اطمینان واقعی را بررسی می‌کند؛ و در روز مسابقه، بیش از ۸۰۰۰ تماشاگر در یاس مارینا حضور دارند.

شش فینالیست مسیر را طی می‌کنند:

TUM Autonomous Motorsport (آلمان)

Unimore Racing (ایتالیا)

Kinetiz Racing (امارات/سنگاپور)

TII Racing (امارات)

PoliMOVE (ایتالیا)

Constructor Racing (آلمان)

وقتی الگوریتم‌ها با هم برخورد می‌کنند

با شروع مسابقه، رقابت مانند یک درام انسانی با سیلیکون بازسازی شد. TUM آلمان به پیچ اول رسید. در دور دوم، Unimore فاصله را کاهش داده و با دقت پزشکی از پیچ ششم عبور کرد.

ده دور با سرعت بیش از ۲۵۰ کیلومتر در ساعت (۱۵۵ مایل) و با فاصله کمتر از یک ثانیه پیش رفتند. در میانه مسابقه، Unimore دوباره تلاش برای سبقت کرد و بال عقب Constructor را لمس کرد. هر دو خودرو از مسیر خارج شدند و TUM دوباره به صدر بازگشت و تا پایان پیش رفت.

پروفسور مارکوس لینکامپ، مدیر تیم TUM، گفت:

 «آن‌ها در هر جلسه تست سریع‌تر شده‌اند. البته امیدوار بودیم تا آخر رقابت کنیم، اما مهم این است که این مسابقه چقدر نزدیک و حرفه‌ای بود. هوش مصنوعی به سطحی از دقت رسیده که پیش‌تر غیرممکن به نظر می‌رسید.»

Unimore جایزه سریع‌ترین دور را گرفت، نشان داد الگوریتم‌هایش فوق‌العاده سریع هستند.

انسان در برابر ماشین

نقطه اوج شب، مسابقه نمایشگاهی ۱۰ دور بین دانیل کویات راننده سابق فرمول یک روسیه و خودروی خودران TUM با نام Hailey بود.

با فاصله ۱۰ ثانیه شروع کردند. بهترین زمان کویات: ۵۷.۵۷ ثانیه. زمان Hailey: ۵۹.۱۵ ثانیه. فاصله فقط ۱.۵۸ ثانیه بود و از جایگاه تماشاگران به سختی قابل تشخیص بود.

کویات گفت:

«۱۸ ماه پیش، هوش مصنوعی ۱۰ ثانیه کندتر بود. حالا فاصله یک نبض است. تماشای این پیشرفت هیجان‌انگیز است. رانندگی کنار هوش مصنوعی حس عجیبی دارد؛ متوجه می‌شوید که آن در حال یادگیری شما در زمان واقعی است.»

تیم‌های پشت کد

هر ورود به A۲RL بیش از یک خودرو است؛ یک مانیفست است. دانشگاه‌ها، آزمایشگاه‌های صنعتی و اهداف ملی روی آسفالت گرد هم می‌آیند.

TUM Autonomous Motorsport آلمان رهبر تحقیقات است: ۳ استاد و ۱۴ پژوهشگر دکترا کنترل کامل نرم‌افزار دارند.

Unimore ایتالیا، به رهبری مارکو برتوگنا، الگوریتم‌های پرخاشگرانه و حرفه‌ای دارند.

TII Racing امارات ترکیبی از متخصصان موتوراسپورت و رباتیک است: هدف «همکاری و افزایش قابلیت‌های انسانی» است.

Kinetiz Racing امارات/سنگاپور جسارت و آزمایش سریع را اولویت می‌دهد.

PoliMOVE ایتالیا، دانشگاه پلی‌تکنیک میلان، نخستین تیم خودران در Goodwood Festival of Speed بود.

Constructor Racing آلمان، در دانشگاه Constructor Bremen، ترکیب دقیق دینامیک خودرو و رباتیک پیشرفته است.

تیم‌های جدیدتری نیز حضور دارند: Code ۱۹ (آمریکا)، Fly Eagle (چین و امارات)، FR۴IAV (فرانسه)، RAPSON (مجارستان) و TGM (ژاپن). همه مشترکاً معتقدند: مسابقه بهترین آزمون فشار برای هوش مصنوعی است.

مسابقه سخت‌افزاری

هر تیم از همان شاسی EAV-۲۵ استفاده می‌کند تا رقابت روی نوآوری نرم‌افزاری متمرکز شود.

با این حال، مهندسان برای بهینه‌سازی وسواس دارند:

محرک‌های فرمان دارای محدودکننده گشتاور هستند تا در تصادف دوام بیاورند.

سیستم‌های قدرت از باتری‌های ۴۸ ولت تقویت‌شده استفاده می‌کنند.

واحد اندازه‌گیری اینرسی دوم، تکرارپذیری و اطمینان می‌دهد.

هر بهبود برای قابلیت اعتماد در شرایط آشوب است.

برخی خودرو‌ها از بدنه کامپوزیت زیستی با الیاف کتان استفاده می‌کنند، ساخته شرکت سوئیسی Bcomp، که در Formula E و DTM تست شده است.

هدف فراتر از مسابقه

برای Advanced Technology Research Council و ASPIRE، لیگ همزمان یک شتاب‌دهنده تحقیق و توسعه است. هر سبقت، داده‌ای برای تاکسی‌های خودران، ربات‌های تحویل و سیستم‌های هوشمند شهری تولید می‌کند.

هر ویژگی ایمنی و الگوریتمی که آزمایش می‌شود، به کاربرد واقعی منتقل می‌شود.

فرمول جدید

A۲RL معتقد است موتوراسپورت فناوری را بهبود می‌دهد. فرمول یک مواد جدید، فیبر کربن و سیستم‌های صرفه‌جویی انرژی ایجاد کرده است. حالا مسابقه خودران، گام بعدی، می‌تواند پیشرفت هوش مصنوعی، حسگر‌ها و تصمیم‌گیری را بهبود دهد.

H.E. Faisal Al Bannai گفت:

«این بار فقط مسابقه خودرو نیست، بلکه مسابقه آینده هوش است.»

انسان هنوز در قلب ماجراست

در گاراژها، مهندسان روی کد‌ها بحث می‌کنند، داده‌ها را تحلیل می‌کنند و پیشرفت‌ها را جشن می‌گیرند. هر رفتاری که هوش مصنوعی یاد می‌گیرد، با منطق انسانی شروع می‌شود.

شب که فرا می‌رسد، شش ماشین دوباره زیر نور‌های یاس مارینا صف می‌کشند. موتور‌ها می‌تپند، حسگر‌ها فعال می‌شوند. هیچ شمارش معکوس انسانی نیست، فقط ضربان دیجیتال هماهنگ شبکه.

وقتی چراغ‌ها خاموش می‌شوند، آنها با هم به تاریکی می‌تازند، دنبال آینده‌ای که هنوز یاد می‌گیریم چگونه بسازیم.