2018年9月底，美国国防高级研究计划局（DARPA）将众多机器人学家聚集于肯塔基州的路易维尔巨洞，交给他们一项任务：设计出一种能在隧道和洞穴构成的、能令人筋疲力尽的地下环境里通行的机器人，那些机器人要面对地球上最残酷无情的环境。组织方称其为“地下挑战赛”，但不妨称其为“机器人必死挑战赛”。
这个比赛将于2019年展开，与过去的赛事有着本质的不同。最初，这个高级研究部门主办了“大挑战赛”（Grand Challenge），让自动驾驶车辆在沙漠中比赛，该活动帮助推动了无人驾驶汽车革命。接着，它监督了“机器人挑战赛”（Robotics Challenge），比赛中的人形机器人尝试开门和驾驶敞篷车，但大多数机器人都脸朝下摔倒在地上。两次赛事的技术挑战都极具意义，但它们面临的环境相对来说平淡无奇。“地下挑战赛”中的机器人要进入地下世界，将会面临非同一般、犹如地狱的可怕环境。
DARPA会将这项新竞赛分成3条路线，每条路线都会给参赛团队带来新的麻烦。首先是由杂乱的通道构成的隧道环境，又有具备峭壁、斜坡和狭道的洞穴环境，还有一处类似地下掩体的环境，它将是机器人会遇到的最具“结构性”,或者最可预知的环境。然而，那意味着机器人将要在一片针对人类的灵巧性而优化过的区域内展开活跃的行动，其中或许还包括了爬楼梯。
参赛团队（其中包括来自卡内基·梅隆大学、NASA辖下的喷气推进实验室、加州理工学院的参赛者）将分别攻克每条路线，其间会相隔大约6个月。首先从隧道路线开始，时间定于2019年8月。参赛的机器人将会在每个环境中运转多次，取最高分的成绩。在2021年8月，参赛团队会聚集在一起，攻克最终的比赛项目，它是某种程度上的3种不同环境的混搭。
对于这些团队来说，最核心的考验将会是他们的机器人是否具备足够的灵活性，足以在洞穴、隧道和都市建筑物中运行自如。DARPA的项目经理蒂莫西·庄（Timothy Chung）说：“你可能是个厉害的游泳者，但在跑步或骑单车上不算厉害，然而当你将3项能力放在一起，最终让你能越过终点线的，就是你如何应付所有3项比赛的方式。”
评分将会围绕着DARPA所关注的细节。这些关注点将会散布于整个地下环境，包括幸存者、无线电、手机、阀门和氧气浓度。基本理念是参赛团队要尽可能快地侦测和定位到这些关注点。你完成得越快，获得的分数就越多。
这将会是传感领域的混乱困境。常规的老式视觉传感器对于氧气浓度之外的大多数关注点都能奏效，但是假如你失去光源，那该怎么办？激光雷达也许能用三维激光帮助你绘制环境地图，但它不会帮助你顺利找到手机之类的小型物件。
但是话又要说回来，多重传感器意味着冗余的系统。譬如说，在你寻找幸存者时，你也许用一台热成像相机、甚至是麦克风就能办到，于是假如一种方法无效，你还有后备方案。传统的视觉传感器会帮助你发现入口点和出口点，但激光雷达也能在这点上帮你。团队要接受的挑战不仅在于选择恰当的传感器，还在于保持所有传感器的运作，又不让系统过载，避免电池过早耗尽。
令挑战更加艰巨的因素是竞赛环境本身的严酷性。除了一直保持黑暗的环境，机器人还得要对付微粒、泥浆、竖井和狭道。这种肮脏的环境肯定会对传感器造成破坏。毕竟，就连让一台机器人在潮湿的温室中运转又不造成传感器故障都很难实现。洞穴也可能很潮湿，更不用说可能从洞顶滴下水珠。
因为地下环境的多种多样，这些团队所构想的机器人不会是同个模样。或许，像藤蔓一样生长的柔性机器人会很好地适应洞穴中的狭隘空间，而一台无人机能够绘制更大的洞穴空间的地图。不同的机器人能够协同工作——可能是一台无人机拴在一个类似坦克、甚至是四足的机器人上面，从更大号的电池中汲取电力，并获得一些稳定性。
不管使用什么方法，关键将会在于自主性：地下没有GPS，而无线网络通讯也仅会在一定距离内有效。考虑到环境的崎岖不平，让你的机器人始终连接着主基站会很困难。另一种替代方案是让团队使用小型的“中继”机器人，由它们在打头阵的机器人和团队的控制中心之间转接信号，这样操作员能够监控任务的进展。
DARPA让参赛团队自由发挥。想要尝试一下集群机器人，让地下环境中涌入许多微型机器人吗？试一试吧，但要小心开支。“部署1 000个机器人，在后勤方面就意味着得有人管理那1 000个机器人，进行维护保养。”DARPA的蒂莫西·庄说。
如果机器人能学会在地下环境中行进，机器人学家就离帮助现场应急人员的目标更近了一步。正如我们在2018年夏天泰国的洞窟救援事件中认识到的，救援行动仍然要由人类去完成（无论埃隆·马斯克和他的“不实用”机器人会告诉你什么）。在洞穴之外，单单纽约市就有数百英里长的地铁隧道和汽车隧道，民众可能在紧急事件中被困于那些隧道中。如果现场有烟气或瓦斯泄漏，现场应急人员的明智做法会是首先派一名机器人去侦察现场。
因为我们在讨论的是DARPA组织的机器人大赛，所以军事应用也是我们的首要考虑。譬如说，让机器人去侦察躲藏在隧道或洞穴里的敌人。美国国防部下辖的国防威胁降低局（Defense Threat Reduction Agency，DTRA）的资深技术顾问鲍勃·黑斯蒂（Bob Hastie）说：“我希望你们这些来到这儿的聪明绝顶的人思考这件事。当躲在地下的敌人不希望我进入，而他将要做什么事令我的人生变得痛苦，那时会发生什么。我希望你们所有人都思考一下，当你们的团队被邪恶博士盯上会怎样。”
资料来源 Wired
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本文作者马特·西蒙（Matt Simon）是《连线》杂志专栏作家。