從無人駕駛到太空發射
2019年03月04日04:09

原標題:從無人駕駛到太空發射

DARPA無人駕駛汽車挑戰賽。
DARPA機器人挑戰賽。

  當美國國會公佈2001財年的國防授權法案時,在文件中第40頁的幾行內容——“實現無人駕駛、遠程控製技術的部署將是軍隊的一個目標,到2015年,三分之一的地面作戰車輛將是無人駕駛的”——讓美國國防部高級研究計劃局(DARPA)開始著手一項日後成為該機構最有效的技術任務——DARPA挑戰賽。

  DARPA自2004首次啟動技術挑戰賽,2007年後更是平均每年推出一項以上的新技術挑戰賽——項目涉及機器人、人工智能、傳感器等先進科技。DARPA開創了一個軍民融合的創新模式,即用挑戰賽的方式來為一些最棘手的國家安全項目開發創新的解決方案。

  廣州日報全媒體記者溫俊華編譯

  引人注目的競爭、挑戰和獎勵機製在激勵創新者擴大人類表現和技術的邊界方面十分有效:像艾美獎和奧斯卡這樣的獎項激勵著有創造力的個人和團隊將他們各自的藝術推向新的高度;奧運會的聲望和獎牌促使成千上萬的運動員比以往任何時候都更快、更高、更強。

  同樣地,幾個世紀以來,技術挑戰賽一直為發明家和創新者提供激勵:廚師、糖果商、泡菜製造商和烹飪創新者尼古拉斯·阿佩爾耗時15年時間發明了保存大量食物的技術,獲得了法國政府在1795年頒發的1.2萬法郎獎金;1829年,三位發明家共同出資550英鎊,建造了一輛重量不到6噸,但能以每小時10英里的速度拉動20噸貨物的機車;1979年,小保羅·麥克里迪領導的團隊因乘坐自己研製的“遊絲信天翁”飛越英吉利海峽而獲得了10萬英鎊的克雷默人力飛行獎;1997年,IBM的“深藍”國際象棋隊因開發出第一個能打敗世界象棋衛冕冠軍的計算機程序而獲得10萬美元的弗雷德金獎金;2004年,莫哈韋航空航天公司因在兩週內完成了兩次飛行高度達到100公里的載人亞軌道飛行,獲得了1000萬美元的安薩里X獎。

  從無人完賽到激烈競爭

  或許受此啟發,2004年3月,DARPA舉辦了第一次大型挑戰賽——無人駕駛汽車挑戰賽,旨在加速地面無人車輛的技術開發。比賽源於國會領導人對創新的呼籲,他們希望用自動化車輛取代作戰車輛,從而減少美國在衝突中的傷亡。從加利福尼亞州的巴斯托到內華達州的普里姆,挑戰賽全程228公里,獎金為100萬美元。比賽吸引了106個參賽隊伍,但最終15個入圍決賽的隊伍都沒能進入228公里沙漠賽程的14公里以外。

  然而,18個月後,在一項後續比賽中,由195人組成的四支隊伍在內華達州完成了212公里的沙漠賽程,斯坦福大學團隊因其車輛“斯坦利”的出色表現獲得了200萬美元的獎金。僅僅兩年後,6支隊伍完成了“城市挑戰賽”,這是無人駕駛汽車挑戰賽的第二輪後續比賽,旨在推動與城市景觀戰場相關的自動化創新,其背景是城市戰場在當前的戰爭與衝突中變得越來越普遍。這次,匹茲堡卡內基梅隆大學團隊贏得了200萬美元的獎金。

  “第一次競賽創造了一個由創新者、工程師、學生、程序員、越野賽車手、後院機械師、發明家和夢想家組成的創新社區,他們帶來的新想法是推動自主地面機器人技術重大進步的思想火花。競賽還成為DARPA的第一個有效的激勵策略,有力地動員了研究團體提供大膽的技術創新。”在該競賽10週年紀念日上,DARPA與美國海軍陸戰隊的聯絡員斯科特·瓦德中校說。

  事實證明,這次比賽以及隨後兩個旨在加速地面無人車輛技術發展的後續挑戰賽,造就了無人駕駛汽車技術曆史上的一個變革時刻。

  技術挑戰賽就如一個帶動技術螺旋上升的驅動器,最終,技術開發投資超過了獎項本身的價值,公眾的興趣同時也得到了提高,人們意識到了與新技術相關的奇蹟和機遇。

  網絡挑戰賽

  自2007年城市挑戰賽以來,DARPA平均每年推出一項以上的新技術挑戰賽。在2009年的“紅氣球挑戰賽”(更正式的名稱是“網絡挑戰賽”)中,麻省理工學院的獲勝團隊成功地利用了互聯網和社交網絡技術,利用一個全國範圍內的熱氣球搜索網絡成功地找到了DARPA秘密釋放的所有10個氣象氣球。

  這一壯舉為麻省理工學院團隊贏得了4萬美元的獎金。從氣球放飛的消息公佈到團隊確定10個氣球的位置,整個過程耗時不到9個小時。

  碎紙機挑戰賽

  2011年秋,DARPA的碎紙機挑戰賽邀請到計算機科學家、謎題愛好者和其他感興趣的競爭者,來為美軍提供重建戰區被毀文件的能力,同時尋找美國國家安全部門在使用碎紙機時可能存在的情報漏洞。

  據報導,共有69名參賽者參加了“五個不同難題”的挑戰,隨著難度提升,文件數量、文件主題和碎紙機的粉碎方法各不相同,參與者必須在每個關卡回答問題,而問題答案就在重建文件的內容中。

  機器人挑戰賽

  DARPA機器人挑戰賽是該機構備受矚目的挑戰之一,於2015年6月初在加州波莫納的費爾普斯舉行。23支參賽隊伍中有8支隊伍的類人機器人在規定的60分鍾內完成了這個設計有8項救災任務的挑戰,這些任務包括駕駛汽車、爬樓梯、轉動閥門和操作電動工具。前三名的隊伍分別獲得了200萬美元、100萬美元和50萬美元的獎金。

  機器人挑戰賽幫助創建了一個“敢想敢做”的創新社區,參加競爭也增強了這個社區的雄心和信心。

  太空發射挑戰

  2018年,DARPA啟動了太空發射挑戰,競賽者根據他們在不同發射地點發射的兩顆小型衛星的表現,爭奪1000多萬美元的最高獎金。DARPA戰術技術辦公室主任弗雷德·甘迺迪指出,除了實現提升敏捷發射能力的技術目標,挑戰賽的任務還包括培育新興空間發射行業和聚集一批空間發射供應商。“目前,每一次太空發射任務都需要大量的協調和財政資源,我們期待未來太空的發射從戰略轉向戰術,更頻繁、更低成本的太空發射成為常態。”

  國會立法授權頒發獎金

  DARPA舉辦挑戰賽並設立資金的權限由美國國會立法授予,這項法律也被稱為“國防部獎金管理法”,它允許該機構“頒發現金獎和部長認為可用於表彰在基礎、先進和應用研究、技術開發和原型開發方面有潛力應用於國防部軍事任務的技術成就的獎金”。2010年的《美國競爭再授權法案》進一步加強了聯邦一級政府的權威,允許所有聯邦機構開展競賽並頒發獎項。自2010年法案實施以來,聯邦機構共頒發了825個獎項,其中超過25萬名競爭者參與了“超過2.5億美元的獎金以及其他寶貴而獨特的獎勵獎項”的角逐。

  湯姆·卡利爾現任施密特期貨公司的首席創新官。在他擔任奧巴馬政府科技政策辦公室政策副主任期間,他開始持續不斷地向美國公眾灌輸“挑戰倫理”。“目標是加速並以多樣化的方式提倡並提升大膽創新的思想和氛圍,使之成為一種能夠促進公共利益的價值。挑戰和激勵獎勵‘讓人們關注一個雄心勃勃的目標,而不必預測哪個團隊或方法最有可能成功’,激勵獎金能‘增加解決問題人才,通過提供一個公平的競爭環境並鼓勵冒險’。”他說。

  DARPA即將迎來它的第20次技術挑戰,最新的挑戰包括頻譜合作挑戰、地下挑戰和發射挑戰,最近發起的地下挑戰“旨在為作戰人員和第一反應人員提供以前難以想像的地下作戰態勢感知能力”。“我們已經到達了一個關鍵的階段,機器人技術、無人操控技術和生物系統的進步可以讓我們探索和開發對人類來說太危險的地下環境。”DARPA戰術技術辦公室主任弗雷德·甘迺迪補充說,“通過DARPA的地下挑戰,我們邀請科學和工程專業人士以及公眾利用他們的創造力和智慧,提出新技術和新概念,讓那些難以接近的東西變得觸手可及。”

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