Cuộc đua xe tự hành

22/03/2013 23:14

Tháng 5/2012, chiếc xe Toyota Prius của Google được bang Nevada (Mỹ) cấp phép lưu thông chính thức. Nhiều người trên đường phố bất ngờ khi phát hiện chiếc Prius đang chạy không có người lái!

Sau khi rời vạch xuất phát, chiếc xe không người lái mang tên Stanley của Đại học Stanford tăng tốc trên đoạn đường ngắn, rồi chạy chậm lại. Giáo sư Sebastian Thrun cùng những đồng sự của ông trong đội đua Stanford đăm chiêu nhìn theo xe. Có lẽ xe bị mất tín hiệu định vị GPS. Trong trường hợp như vậy, phần mềm điều khiển xe hoàn toàn dựa vào giải thuật nhận diện đường đua. Chiếc Stanley do dự đôi chút rồi cương quyết lao tới.

Đội đua Stanford là một trong 23 đội đua tham gia giải Grand Challenge 2005 (10/8/2005), tổ chức bởi cơ quan nghiên cứu DARPA (Advanced Research Projects Agency) thuộc Bộ Quốc Phòng Mỹ. Cuộc đua được tổ chức trên sa mạc Mojave, vùng tây nam nước Mỹ.

Đường đua dài 282 km, có đoạn cheo leo trên dãy núi Rocky, một bên là vách đá, một bên là vực sâu. Đường đua có cả những chỗ rẽ rất ngặt, dạng "mũi tàu". Tiền thưởng 2 triệu USD được trao cho đội hạng nhất, là đội có xe tự hành vượt qua đường đua trong thời gian ngắn nhất, không quá 10 giờ.

Đường đua được giữ bí mật trước cuộc đua.Hai giờ trước lúc xuất phát, ban tổ chức mới giao đĩa CD-ROM chứa dữ liệu mô tả đường đua cho các đội. Dữ liệu đơn giản là danh sách tọa độ kinh của 2935 điểm trên đường đua. Mỗi đoạn đua giữa hai điểm có quy định tương ứng về chiều rộng đường đua và tốc độ tối đa để bảo đảm an toàn. Các đội đua chỉ có đủ thời gian để nạp dữ liệu đường đua cho phần mềm điều khiển xe, không thể lập trình chi tiết cho hoạt động của xe (quy định trước hướng chạy, vận tốc,...) trong toàn đường đua vì mục tiêu chính của cuộc đua là thử thách khả năng "suy nghĩ" của xe tự hành.

Sau khi các đội đưa xe đến vạch xuất phát, chính người của ban tổ chức cho xe nổ máy. Mỗi xe khởi hành cách nhau năm phút, chạy tự động hoàn toàn, không có người trên xe. Đội đua không được điều khiển xe từ xa. Các đội đua chỉ thấy lại chiếc xe của mình ở vạch kết thúc. Mỗi xe đua tự hành đều có một xe giám sát của ban tổ chức bám theo. Trong trường hợp khẩn cấp, người lái xe giám sát có quyền bấm nút trên bộ điều khiển từ xa để xe đua dừng lại.

Trong giải DARPA Grand Challenge 2004 (cũng được tổ chức trên sa mạc Mojave), không có xe đua nào về đến đích. Mọi đội đua đều thất bại khá sớm. Chiếc xe mang tên Sandstorm của đội đua Đại học Carnegy Mellon chạy được đoạn đường xa nhất, nhưng chỉ khoảng 20 km, rồi đâm vào vách đá.

Thất bại của tất cả xe tự hành trong cuộc đua 2004 chủ yếu do phần mềm điều khiển thiếu chính xác, trong khi phần cứng hoạt động ổn định. Trên mọi xe đều có thiết bị điện tử gắn với cơ phận có chức năng giống chân ga, chân thắng và cần số của xe. Tay lái của xe được xoay bởi một động cơ điện. Các đội đều được các công ty sản xuất xe hơi trợ giúp nhiệt tình trong việc thay đổi kết cấu của xe vì cuộc đua thực sự là cơ hội tốt để quảng bá thương hiệu xe.

Chiếc Stanley (màu xanh) của đội Stanford và chiếc H1ghlander (màu đỏ) của đội Carnegy Mellon tại đích của cuộc đua.

Để chuẩn bị cho cuộc đua 2005, giáo sư Thrun hướng dẫn đội Stanford tập trung cải tiến phần mềm điều khiển xe. Phần mềm phải có khả năng tính toán chính xác vị trí của xe trên đường đua (không hoàn toàn dựa vào bộ phận định vị GPS trên xe), có khả năng nhận diện chính xác chiều rộng đường đua và vật chướng ngại trên đường đua (để có thể vượt qua xe đối thủ một cách an toàn). Việc nhận diện đường đua phải tinh tế đến mức bỏ qua những vết dơ của bụi đất bám vào ống kính máy quay gắn trên nóc xe.

Không chỉ có ống kính, chiếc Stanley được gắn một loạt bộ cảm ứng để cung cấp dữ liệu về tình trạng xe. Dữ liệu từ bộ cảm ứng được tiếp nhận, xử lý với tần số 100 Hz. Tay lái, van ga và thắng được điều chỉnh với tần số 20 Hz. "Não bộ" của Stanley gồm sáu máy tính xách tay dùng bộ xử lý Pentium M và hệ điều hành Linux, kết nối thành cụm qua cổng Ethernet.

Đội Stanford sử dụng phối hợp nhiều phương pháp mới của lĩnh vực trí tuệ nhân tạo, đặc biệt vận dụng các giải thuật học tập của phần mềm (machine learning).Khả năng nhận diện cảnh vật của chiếc Stanley được cải thiện liên tục trong quá trình huấn luyện trên thực địa.

Khi xây dựng phần mềm điều khiển, Thrun đặt ra yêu cầu cao hơn cuộc đua, hướng đến khả năng sử dụng chiếc Stanley trên đường phố trong tương lai.Stanley có một nút bấm để ngắt chế độ điều khiển tự động, cho phép người lái điều khiển bình thường, dù trong cuộc đua không có người nào ngồi trong chiếc Stanley.

Tuy được huấn luyện kỹ càng, trên đường đua DARPA 2005, chiếc Stanley đôi lúc tỏ ra ngớ ngẩn: có khi chạy chậm lại, xoay tay lái, chạy lấn ra ngoài biên đường (được quy định trong dữ liệu đã nạp) rồi trở lại tim đường để tránh một vật chướng ngại... không có thực!

Khi tập trung tại vạch kết thúc của cuộc đua DARPA 2005, các đội đua nôn nao ngóng chờ chiếc xe đầu tiên. Tất cả như nín thở khi thấy đám bụi tung lên từ xa. Toàn đội Stanford reo hò mừng rỡ khi màu xanh dương của chiếc Stanley hiện rõ dần. Stanley cán đích và tự dừng lại, hoàn tất đường đua trong 6 giờ 54 phút. Hai chiếc Sandstorm và H1ghlander màu đỏ của đội Carnegy Mellon giành hạng nhì và ba.

Đội Stanford nhận giải thưởng hạng nhất cuộc đua DARPA Grand Challenge.

Giáo sư Sebastian Thrun (bên phải, ngoài cùng) trong niềm vui chiến thắng.

Riêng với Thrun, cuộc đua DARPA 2005 đã khơi dậy niềm đam mê bất tận:

"Khi còn bé, tôi rất thích xe hơi. Năm tôi 18 tuổi, bạn thân của tôi, Harold, qua đời vì tai nạn xe hơi. Mỗi năm có hàng triệu người tử nạn do lái xe. Bạn có biết rằng đó là nguyên nhân số một gây tử vong cho lứa tuổi thanh niên? Và bạn có biết rằng hầu hết tai nạn xảy ra do lỗi của người lái xe, chứ không phải do lỗi của máy móc? Chính vì vậy, ta có thể dùng máy móc để ngăn chặn tai nạn. Tôi đã nguyện dành cuộc đời mình để tìm giải pháp có thể cứu hàng triệu người.

Tôi hình dung được giải pháp khi tham gia cuộc đua xe tự hành DARPA Grand Challenge. Cuộc đua đầu tiên có cả trăm đội tham gia nhưng không có xe nào về đích. Vì vậy đội Stanford chúng tôi quyết định tạo ra xe tự hành theo cách khác. Chúng tôi tạo ra phần cứng và phần mềm chính xác hơn. Chúng tôi làm cho xe có khả năng học tập. Chúng tôi cho xe chạy tự do trong sa mạc để huấn luyện. Và điều kỳ diệu đã xảy ra: chiếc xe của chúng tôi là chiếc đầu tiên trong giải DARPA Grand Challenge về đến đích, giành được giải thưởng 2 triệu USD.

Nhưng tôi vẫn chưa cứu được ai cả.

Sau cuộc đua, chúng tôi tập trung vào việc tạo ra loại xe tự hành chạy được ở bất cứ đường phố nào tại California. Loại xe của chúng tôi có nhiều bộ cảm ứng cho phép nó quan sát mọi thứ chung quanh và đưa ra quyết định chính xác về mọi mặt cho việc điều khiển. Xe của chúng tôi đã tự chạy khắp nơi trong thành phố San Francisco, kể cả đường Lombard ngoằn ngoèo. Xe của chúng tôi tự chạy cả ngày lẫn đêm, trên đường núi vắng vẻ hoặc trên xa lộ đông đúc, biết dừng lại ở trạm kiểm soát hoặc khi thấy khách bộ hành qua đường. Xe của chúng tôi đã chạy an toàn 224.000 km. Rất ít người để ý đó là xe không người lái, dù đôi khi nó vẫn còn tỏ ra ngớ ngẩn.

Tôi mong đến một ngày nào đó, những thế hệ sau chúng ta nhìn lại thế hệ chúng ta, cảm thấy lạ lùng khi con người có thời phải tự lái xe!".

NGỌC GIAO

Ý kiến bạn đọc (0)
Tên   Email

Lên đầu trang