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無人駕駛摩托與天才萊萬多夫斯基

騰訊數碼訊(Databoy)Waymo起訴Uber竊取商業機密,月初時,雖然官司已經和解,但並不意味著安東尼·萊萬多夫斯基(Anthony Levandowski)不再是焦點人物。美國司法部仍然可以起訴前Waymo高管萊萬多夫斯基,因為他涉嫌從前僱主竊取技術文檔。我們不禁要問,接下來萊萬多夫斯基準備做什麼:他在無人駕駛汽車領域有著豐富的經驗,他會不會利用這些經驗,再建一家公司,然後重新回歸?

去年4月,在一份證詞中,萊萬多夫斯基明確要求,不希望自己的經歷和計劃被審查。當時Waymo律師問了他幾百個問題,大部分與他在Waymo和Uber的工作有關,萊萬多夫斯基以美國憲法第五條修正案為庇護,拒絕回答可能讓自己陷入被動的問題。不過,有一個項目卻是萊萬多夫斯基願意談論的:GhostRider。

當時一名律師問萊萬多夫斯基:「2004年,你憑什麼闖進了DARPA挑戰賽?」DARPA挑戰賽是五角大樓組織的比賽,與無人駕駛汽車有關,獎金高達100萬美元,正是這個挑戰賽孕育了無人駕駛產業。當時萊萬多夫斯基回答說:「闖進挑戰賽憑的是GhostRider,它是一輛兩輪摩托車。GhostRider是第一輛無人駕駛摩托車……老實說,相當想法瘋狂。」

(萊萬多夫斯基將車庫變成了實驗室,開發無人駕駛摩托。)

被遺忘的故事

因為開發了GhostRider,萊萬多夫斯基成為「機器人神童」,GhostRider幫助他在隨後的DARPA Grand Challenge拿到一個席位,在後來的日子裡,他又開發了谷歌第一輛無人駕駛汽車,這一步棋讓成為了富翁。2007年,萊萬多夫斯基將自己變成永久的無人駕駛先鋒,當時他將GhostRider捐給了史密森國家博物館。

萊萬多夫斯基之前也曾談論過GhostRider項目,雖然整個故事沒有披露過,但是從記錄看,這輛無人駕駛摩托為萊萬多夫斯基的職業發展掃清了道路,但它能夠在闖進第一屆DARPA Grand Challenge,完全是出於幸運。

IEEE Spectrum很有心,將GhostRider的歷史碎片拼湊起來,既有萊萬多夫斯基新的採訪資料,也有老採訪資料,還有一些其它記錄,比如14年前的新聞發布材料,這是一份白色文檔,封面上寫著「GHOSTRIDER ROBOT」,最近,Spectrum編輯無意間發現了這份資料。

2002年,萊萬多夫斯基在加州大學伯克利分校學習,學工程學,當時他第一次聽到DARPA Grand Challenge的消息。聽到之後,他決定參賽。

萊萬多夫斯基與朋友蘭迪·米勒(Randy Miller)在熱水浴缸討論,提出許多創意,比如開發無人駕駛摩托車、機器人叉車。上周萊萬多夫斯基接受採訪時說:「參加完總挑戰賽會議,開車回來時,看到公路上有很多摩托車在我們周圍行駛,我們便決定要開發摩托車。」

(團隊在為2004年3月13日DARPA Robotics Challenge比賽做準備)

用捐的錢搞開發

摩托車的原型是本田XR,它很輕,可以裝下許多東西,如果摩托摔倒,萊萬多夫斯基可以將它扶起來。在DARPA Grand Challenges中,這輛摩托也是最便宜的,根據萊萬多夫斯基的估計,這個持續多年的項目花了10萬美元。這些錢是他自己掏的,有的來自企業贊助和個人捐贈。

萊萬多夫斯基說:「人們通過PayPal贊助,有的捐10美元,有的捐100美元,有點像早期的眾籌。」

隨後,萊萬多夫斯基在自己車庫(靠近伯克利分校)里製作第一輛無人駕駛摩托車,他還召集幾名工程系學生來幫忙。有些志願者沒有回報,只有墨西哥卷,後來其中一些人加入進來。開發團隊叫作Blue Team(藍色團隊),意思就是說它們像軍事演習中非常友好的團隊一樣。他們管自己的機器人摩托叫作Dexterit。

「藍色團隊」有一名成員叫作布萊安·馬朱西亞(Bryon Majusiak),現在他正在開發農業機器人。馬朱西亞回憶說,當時萊萬多夫斯基晚上11點給他打電話,想讓他幫忙拆卸摩托車。馬朱西亞還說:「他給人留下深刻的印象,我去了,後來一直與他合作。」

(參加2005 DARPA Grand Challenge比賽時,摩托車摔倒,掉到了護欄。)

最難的問題

「藍色團隊」的第一個任務就是安裝伺服系統,控制油門、離合器和剎車。一台直流電動機與蝸輪減速器控制把手。電子元件由鉛酸蓄電池驅動。萊萬多夫斯基先用幾台本田摩托試過,然後才改用雅馬哈125,參加第一次DARPA Grand Challenges。

安裝完機械控制系統之後,「藍色團隊」碰到了最難的問題。萊萬多夫斯基說:「如果要讓汽車在街道上行駛,你可以增加類似加速器的東西,不需要控制,汽車就能行駛了。如果要讓摩托車前進,你要提前引入很多技術,然後才能讓摩托直線行駛。事實證明,在你測試其它導航和光學系統之前,先要保證平衡,這是一個很複雜的問題,難度很高。」

2003年年初時,因為很難取得突破,萊萬多夫斯基曾告訴團隊說,如果在下周日之前無法讓Dexterit行駛1.6公里(1英里),就會放棄項目。

但是團隊成功了,他們找到了一套很棒的解決方案,解決了平衡與轉彎問題。人類駕駛摩托時會轉移重心保證平衡,「藍色團隊」發現,只需要控制雅馬哈摩托朝著想讓它傾斜的方向行駛,就會產生一股力量,平衡重力。

萊萬多夫斯基說:「反控制會形成向心加速度,在相反的方向變成扭矩。然後就能平衡,不斷反覆,讓摩托走直線。」

如果想讓摩托走曲線,又要保持扶手是直的,怎麼辦?這個問題更難解決。看看2003年和2004年的視頻,裡面的摩托在私人車道上靜止時可以保持自我平衡。在後來的視頻中,摩托更聰明了,可以在草地上轉圈。

聽起來很簡單,但是「藍色團隊」花了幾個月時間才讓摩托像有人操縱一樣流暢行駛。萊萬多夫斯基說,摩托翻了幾百次車。

(從左到右依次是萊萬多夫斯基、特倫和克里斯·厄姆森(Chris Urmson))

參賽

2004年參加競賽的技術文檔披露說,摩托的主感測器是光學感測器,覆蓋範圍約為40米。摩托安裝了一對向前的單色網路攝像頭,它會掃描移動障礙物,還有一個單色攝像頭,用來偵測道路。摩托內置了計算機,用的是AMD Athlon 64位處理器,配512MB內存,每4秒只能處理一幀圖像。

前輪上面有一個懸掛式陀螺穩定裝置,上面裝有攝像頭,另外還有一個陀螺儀和一個慣性測量裝置,它們可以提供方向和加速數據。光編碼器追蹤轉向角度和速度,還有一個GPS確定方向。

團隊的計劃是用路徑點建一個資料庫(在參賽之前由DARPA提供),然後用定製程序處理數據,提高路徑點的密度,為摩托製作更精準的路線圖。摩托依賴數據在荒漠中導航,與此同時,它還會用攝像頭偵測岩石及其它車輛。

萊萬多夫斯基說:「從本質上講,就是一幫人將東西組合,看看哪些管用。」當時他搞了一套77GHz機械掃描雷達,但是無法讓它發揮作用。萊萬多夫斯基回憶說:「設備總是短路,我想搞清原因,為了找到答案,一天之內被電擊的次數可能達到10次。我們未能讓它發揮作用,我們從未試過激光。」

有許多組件是製造商、供應商贊助的。Hobby Engineering在網上銷售機器人工具,一天凌晨3點鐘,萊萬多夫斯基聯繫了公司的創始人艾爾·馬戈利斯(Al Margolis),他參與進來。在挑戰賽的新聞稿中,馬戈利斯說:「我們回了電話,萊萬多夫斯基吃了一驚,他根本沒有料到我們會回應,更別說幫助了,但他真的很想試一試。」

幾小時後,兩人在Hobby Engineering展廳會面,在那裡,馬戈利斯給了萊萬多夫斯基一些微控制器晶元,幫助他在演示最後截止日期之前完成任務。

在團隊內,沒有誰比萊萬多夫斯基還努力。米勒說:「他沒日沒夜工作,有時2天或者3天不睡覺,很賣力。」

挑戰賽漸漸臨近,萊萬多夫斯基開始思考一個問題:如果在「藍色團隊」能夠通過加州資格賽,參加備受關注的決賽,會發生什麼事?萊萬多夫斯基將Dexterit改了一個名字,叫作GhostRider,還在宣傳資料中添加自己的介紹——在介紹中,他說自己心中的英雄是蓋茨,裡面還有幻燈片,有贊助者的來信。2004年年初時,萊萬多夫斯基成立了一家名叫Robotic Infantry Inc.的公司,看看能否將技術應用于軍事、商務領域。

幻燈片介紹說,Robotic Infantry的下一步可能會用3D技術為GhostRider組件建模,開發電動碳纖維摩托,然後優化感測器,改進軟體。到了2007年,萊萬多夫斯基希望能開發一款可以在道路上行駛的產品,還考慮收購,獲得技術,尋求融資甚至IPO。

幸運入圍

「藍色團隊」一直在開發GhostRider,直到最後一分鐘,因為DARPA的要求,就在競賽前幾天,團隊還為摩托增加了緊急失活功能。萊萬多夫斯基說:「和參賽的其它團隊一樣,要讓GhostRider趕上時間表,能夠正常運行,這是一件很難的事。我們的優先目標是讓摩托正常運行,然後才考慮停止的事。對於我們來說,停止不是什麼難事:如果系統失靈,它就會摔倒。」

2004年3月8日,25個團隊來到洛杉磯附近的California Speedway,參加資格賽。DARPA划出2.2公里長的賽道,裡面有障礙物,車輛在比賽時會碰到。車輛必須通過安全檢查,至少在賽道上跑完兩次。

只有最快、最穩定的15輛交通工具才能進入Grand Challenge,GhostRider的對手很強大,有些團隊獲得豐厚的資金支持,比如斯坦福、卡耐基梅隆大學,Caltech、Oshkosh Truck Corporation的支持。

去年,萊萬多夫斯基介紹說:「在第一年裡,我們一直在努力,想讓自己成為合格者。大約有190個團隊申請,約有14個合格,我們是其中一個。」

「藍色團隊」的摩托於3月9日第一次開上賽道,因為它是一款兩輪摩托,吸引了許多人的注意。《洛杉磯時報》報道說,那一天GhostRider只跑了大約4.5米就摔倒了。第二天,GhostRider再次挑戰,結果又失敗了。事實上,Levandowski告訴DARPA,說「藍色團隊」不再嘗試了。失敗的不只是Levandowski ,還有許多團隊也失敗了,車輛碰到了障礙物,或者開出了賽道。

3月11日,資格賽的最後一天,有38個團隊做最後的嘗試,「藍色團隊」榜上無名。資格賽快要結束時,總計已經有7輛車至少在賽道上跑完一次,DARPA認為還有8個團隊部分完成任務。3月13日的比賽,DARPA希望有15個團隊參賽,加起來已經差不多了。

15個團隊中,有14個團隊進入了比賽名單。但是有一個團隊Rover Systems沒有進入,雖然它在兩次考試時跑完了部分賽道。DARPA選擇了GhostRider,在第一天的比賽中,GhostRider表現並不好。

萊萬多夫斯基說:「我們已經證明,我們的摩托車可以開出門,可以轉彎,可以走直線,還會撞上圍欄。」GhostRider之所以入圍可能還有一個原因:萊萬多夫斯基讓摩托車在停車場跑圈,停車場位於官方資格賽賽道。

總之,GhostRider入了圍,它要在加州Barstow和內華達拉斯維加斯之間參加越野賽,賽道長230公里,爭奪100萬美元獎金。

對於GhostRider的下一步,萊萬多夫斯基很現實。他說:「我們根本沒有機會獲勝,摩托沒有足夠的汽油跑完全程。不過我們希望摩托能夠開出門,跑過第一個轉彎點,然後可能會衝到300英尺遠的樹木。」

發令槍一響,GhostRider甚至連4.5米都沒有跑完就倒在地上。它衝進了荒漠,然後摔倒在地。短短几秒鐘,GhostRider的Grand Challenge之旅就結束了。

萊萬多夫斯基說:「摩托想保持平衡,我們卻要推著摩托車走,真是沮喪,太打擊人了。我們將穩定裝置關了,把摩托推到起跑線,然後忘了打開,結果摩托又一次失去平衡。真是尷尬極了。」

一戰成名

不管尷尬不尷尬,GhostRider入圍第一屆Grand Challenge仍然讓23歲的萊萬多夫斯基成為名人。那一年,沒有車輛完成挑戰,DARPA於是邀請所有入圍團隊在2005年再次比賽,這一次獎金提高到了200萬美元。

GhostRider在資格賽時又沒有跑完,只是這一次DARPA讓它參與主賽事。在最終比賽時,Stanley成為冠軍,它是一輛無人駕駛汽車,用大眾Touareg SUV改裝的,團隊來自斯坦福大學,由塞巴斯蒂安·特倫(Sebastian Thrun)領導。

特倫很欣賞萊萬多夫斯基,事後,他邀請萊萬多夫斯基參觀斯坦福實驗室。2006年,特倫向萊萬多夫斯基發出邀請函,一起完成攝像頭地圖項目,這個項目名叫VueTool,谷歌很重視這個項目,第二年,它將整個VueTool團隊請到公司,開發街景系統。在隨後的幾年裡,萊萬多夫斯基與特倫為谷歌開發了第一輛無人駕駛汽車。

未來準備怎麼走?萊萬多夫斯基還沒有做好詳細介紹的準備,計劃可能與摩托無關。當記者問他,有沒有重新開發無人駕駛摩托的想法。他說:「我認為,摩托可能不是很好的機器人交通工具平台,它是很好的訓練工具,你可以讓它運行,但是它會越來越複雜,這種複雜性是不值得去面對的,因為摩托不能輕鬆攜帶貨物。」

萊萬多夫斯基還說:「如果純粹是為了娛樂,重新開發GhostRider還是很有意思的事,但是與無人駕駛汽車沒有太大關係。」


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