О формате олимпиады
AI Driving Olympics, проходившие в ходе конференции в Монреале, отличаются от многих других состязаний по робототехнике сопричастностью с Duckietown. Это открытый исследовательский проект в области автономно управляемых роботов. Любой человек может участвовать в этой научной инициативе и предлагать собственные решения по программированию.
Проект состоит из двух частей: Duckiebots — недорогие мобильные роботы с камерой «рыбий глаз», построенные почти полностью из готовых деталей, и Duckietowns — игрушечные модели городов с дорогами из секционных гимнастических ковриков, домами, перекрестками и знаками для навигации. Задача исследователей состоит в том, чтобы запрограммировать роботов на максимально успешные прохождение маршрутов и ориентацию в городе. Приставка duck во всех названиях появилась благодаря использованию в проекте резиновых уточек.
Изначально Duckietown создали сотрудники Массачусетского Технологического Института (MIT) как учебно-исследовательскую площадку в области алгоритмов автономных автомобилей в 2016 году. Как проводились первые соревнования, можно посмотреть в ролике Dockumentary.
Открытость Duckietown заключается в том, что все желающие могут принимать участие в проекте из любой точки мира. Достаточно построить собственный полигон, собрать роботов и начать писать алгоритмы. Все исходники доступны на GitHub. В дальнейшем созданные алгоритмы, возможно, начнут использоваться в подготовке беспилотных автомобилей — их цифровая архитектура очень похожа на Duckiebots.
ICRA2019: подготовка и победа
С 2016 года формат обрел популярность по всему миру, и разработками Duckietown занялись в самых разных компаниях, в том числе в петербургском JetBrains Research. Это объединение научных групп в разных областях знаний, созданное компанией JetBrains. Оно помогает учёным и исследовательским группам сосредоточиться на своих изысканиях и творческой работе, не отвлекаясь на поиск грантов и другие организационные вопросы.
Именно там проходили зимнюю практику студенты третьего курса бакалавриата факультета систем управления и робототехники Александр Караваев, Полина Носкова, Ал-Наим Рами, Егор Замотаев и Олег Суздалев. Они начали разрабатывать алгоритмы для Duckiebots во время практики, а затем продолжили в Университете ИТМО в отдельном помещении и под руководством доцента факультета СУиР Университета ИТМО Александра Капитонова. В собственной лаборатории команда построила макет города и продолжили писать код с целью участия в соревнованиях на ICRA2019.
«Сотрдуники Jetbrains Research еще до нашей практики натренировали на симуляторе нейронную сеть для семантической сегментации. Это специальный алгоритм, который сегментирует изображение с камеры бота. Допустим, у нас есть картинка дороги, и именно сеть присваивает каждому пикселю собственный класс: либо белая полоса, либо знак, либо утка, которую нужно объехать. Получается, компьютер сам обрабатывает изображение, и после контроллер решает, что делать дальше. На протяжении первого месяца мы разбирались с архитектурой, а затем улучшали существующее решение. В последние дни перед соревнованиями мы уперлись в то, что на самом боте не хватает мощности для обработки изображения в реальном времени. И за полчаса до закрытия подачи заявок мы добавили специальную фичу для перестраховки», — рассказывает участник команды Александр Караваев.
Как оказалось, участники не зря перестраховалась — по итогам олимпиады команда JBRRussia обошла коллективы соперников и стала абсолютным чемпионом олимпиады. Их бот выиграл во всех трех испытаниях: проехать по полосе, проехать по полосе с препятствиями в виде уток и проехать по полосе с перекрестками, знаками и светофорами. Что иронично, члены команды делали ставку только на первое испытание.
Несмотря на впечатляющий результат работы, сами студенты Университета ИТМО так и не побывали в Монреале и на конференции ICRA2019. AI Driving Olympics — это полностью дистанционная олимпиада. Любой человек, даже не имея бота, может участвовать. Достаточно написать свое решение, запустить его в симуляторе и отправить на сервер. Ведь нет разницы, в Москве запускают роботов или в Монреале. В Канаде на самих состязаниях присутствовали два сотрудника JetBrains Research, а ребята следили за соревнованием по онлайн-трансляции.
Планы после олимпиады
Победа в ICRA2019 не предполагает денежной или иной награды. Однако призеры могут добавить строчку в резюме для успешного будущего трудоустройства, а сторонние люди получают возможность оценить успехи коллектива и всего формата Duckietown.
«Победа может показать университету, что есть проект, которым можно заинтересовать многих других студентов, — делится мыслями Ал-Наим Рами. — Большая часть программной составляющей здесь уже готова, и можно улучшать существующую технологию, накидывать свои предложения сверху, экспериментировать. Например, задействовать больше перекрестков, ботов или научить их общаться через сигнальные огоньки. Вариантов много, как и возможностей их продемонстрировать. AI Driving Olympics устраиваются раз в полгода, и уже можно начинать готовиться к следующему состязанию».
В данный момент студенты обсуждают, в каком формате привлекать обучающихся к Duckietown. В числе возможных вариантов — использование места на крыше корпуса университета на Биржевой улице, 14. Вскоре пространство планируют застеклить, облагородить и, возможно, заложить покрытием для проезда Duckiebots.
Кроме того, в планах ребят — помощь в создании новой образовательной программы по интернету вещей и киберфизическим системам. По словам их руководителя Александра Капитанова, победы студентов Университета ИТМО в AI Driving Olympics и Mile of Technology (подробнее можно прочитать здесь) доказывают успешность использования машинного обучения и искусственного интеллекта в конкретных «железных» решениях. Победители олимпиады выступят экспертами и помогут организовать и проработать элементы образовательной программы. Возможно, они также помогут в создании специального трека по Duckietown.
