Читать книгу "Восстание машин отменяется! Мифы о роботизации - Дэвид Минделл"

АБИ так и не выполнил поставленной перед ним задачи. Но он делал другое: картографировал морское дно с беспрецедентной точностью, для чего ему требовалось совершать передвижения вдоль прямых трасс на большие расстояния, собирая огромное количество данных о топографии дна. «Мы никогда не планировали, что АБИ будет ходить по прямой, – вспоминает Йоргер. – Но приходится заниматься тем, чего требует дело». Ученые были готовы жертвовать скудными деньгами своих грантов на то, чтобы заполучить крупномасштабные геологические карты океанского дна, и поэтому команда АБИ научилась выполнять эту задачу.

Этот робот делался с оглядкой на пилотируемый подводный аппарат «Элвин», но не мог служить ему заменой. Барри Уолден, один из троих инженеров – инициаторов проекта АБИ, был начальником группы по эксплуатации «Элвина» в Вудс-Хоуле. Бо́льшая часть погружений АБИ в начальный период его использования совершалась во время экспедиций, где основную роль играл «Элвин», – в ночное время с борта той же плавучей базы, в то время как основной аппарат находился на палубе и заряжал свои батареи. Был даже случай, когда «Элвин» спас АБИ, когда тому не удалось всплыть во время одного из своих первых погружений.

Момент зрелости АБИ наступил в 1999 году во время экспедиции к Восточно-Тихоокеанскому поднятию, расположенному в двух днях пути от острова Пасхи. Йоргер планировал выполнить серию магнитометрических измерений вдоль подводного хребта. Но геолог Билл Райан, который изначально имел подготовку инженера, заставил Йоргера запрограммировать АБИ так, чтобы осуществлять скорее систематическую съемку, а не серию локальных измерений. Аппарат погрузился на глубину 2600 м, проследовал вдоль трассы около 20 м длиной над вулканическим рельефом с резкими перепадами, собрал данные со своего сонара и фотокамер и возвратился на поверхность до рассвета. Йоргер обнаружил, что если работать быстро, то можно успеть выгрузить собранные данные, нарисовать первоначальную рабочую версию карты и распечатать ее как раз к тому моменту, как она потребуется ученым, планирующим с утра погружаться на «Элвине».

Через какое-то время Йоргер собрал данные трасс съемки с восьми отдельных погружений в единую карту, покрывающую область 1 × 4 км в поперечнике. Йоргер вспоминает, как он впервые, испытывая смятение и мандраж, продемонстрировал составленную им карту исландскому геологу Карлу Грёнвольду и спросил его: «Что вы думаете об этом?» Ответом ему было молчание. «Геологи – они такие, – поясняет Йоргер. – Если вы даете им в руки карту и они ничего не говорят минуты две, значит, вам удалось их зацепить». Грёнвольд расшифровал понятные ему знаки, говорившие о связности данных, наличии закономерностей, геологических деталей. Потом посмотрел на Йоргера и заявил: «У меня нет даже карт Исландии такого качества». Так автономное устройство доказало, что может доставлять ценные данные в руки ученым.

Впервые ученые, опускающиеся под воду в «Элвине», получили возможность попасть на изрезанный подводный вулканический ландшафт, располагая настоящей его картой. Оглядываясь назад, кажется нелепым то, что в некоторые геотермальные области до этого «Элвин» погружался сотни раз, но никто не потрудился нанести их детали на карты. Автономный аппарат стал средством к тому, что методы контактной полевой геологии, доступ к которым открыл «Элвин», дополнились методами точного картографирования рельефа глубин.

После своего первоначального успеха АБИ более десятилетия использовался в геологической съемке и картографировании, при этом постоянно улучшались точность его навигационной системы, плотность хранения данных и качество фотосъемки. Его температурные и химические датчики могли даже обнаруживать плюмажи гидротермальных вод, поднимающиеся из донных источников, и к 2004 году Йоргер и его команда разработали методы, которые позволяли на основании этих данных находить новые гидротермальные поля.

Пришедший на смену АБИ аппарат «Сентри» был спроектирован специально для выполнения этой новой задачи. В 2010 году похожим способом с его помощью был нанесен на карты плюмаж подводного выброса нефти, вырывавшейся из скважины «Макондо» после катастрофического разлива нефти в результате аварии на добывающей платформе «Дипвотер Хоризон». Эти данные позволили выяснить, что бо́льшая часть разлитой нефти не выбрасывается на берег, а собирается в толще морской воды в виде гигантского облака.

В чем состояла сущность автономности АБИ? Отсутствие буксирного троса определенно позволяло аппарату перемещаться свободно, а также приближаться вплотную к деталям изрезанного рельефа, что было бы трудно достижимо при использовании буксируемого устройства типа «Ясона» или даже опасно в случае «Элвина». Пришлось продумать множество особенностей его конструкции и деталей программного обеспечения, которые требовались только для того, чтобы аппарат мог уходить на глубину и безопасно возвращаться, ни обо что не ударившись, и обладал достаточным интеллектом, чтобы в случае проблем аварийно всплыть и позвать на помощь. Базовая схема перемещения, однако, была сетью простых прямых линий, идущих назад и вперед, и покрывала максимальную территорию без пропусков. Так же как и в нашем мысленном эксперименте с лунным роботом-прыгуном, научными исследованиями все равно занимались ученые, которые пользовались полученной информацией, интерпретировали данные карт и таким образом как бы присутствовали посреди изучаемого ландшафта.

Более того, погружения АБИ в действительности стали менее автономными после того, как был достигнут прогресс в технологии акустической связи. Первоначально во время своих погружений АБИ действовал почти независимо от команд человека: все, что можно было сделать, – это услышать от него несколько акустических импульсов, означающих, что аппарат все еще «жив», да послать ему с поверхности один-единственный звуковой код, служивший командой на прерывание задания и всплытие. «Помимо этого и данных слежения „сверху“ [с поверхности], мы понятия не имели, что в те моменты происходило там, внизу», – вспоминает инженер Рич Камилли.

Однако постепенно возможности по передаче данных сквозь толщу воды возрастали. Подводные акустические модемы стали способны пересылать пакеты данных на расстояние нескольких километров в воде, примерно как старые телефонные модемы переводили компьютерные данные в последовательности жутко звучащих трелей и бульканья, и работала эта связь примерно с той же скоростью. С использованием таких модемов автономные подводные устройства наподобие АБИ смогли возвращать центру управления пакеты данных – текстовые сообщения с данными телеметрии, навигационного положения, текущей глубины, состояния батарей и даже данные с целевых научных датчиков и камер. В то же время те, кто управлял аппаратом с поверхности, получили возможность загружать в него новые команды, в том числе менять «на ходу» план разведки.

Во время одного из погружений АБИ в 2009 году отказал основной комплект бортовых навигационных гироскопов. Чтобы не прерывать «вылазку», в ходе которой уже начали поступать ценные данные, инженеры стали передавать аппарату на глубину команды переместиться на несколько метров в том или ином направлении, по сути, «управляя» аппаратом как джойстиком, посредством малоскоростного канала связи (что очень похоже на то, как советские инженеры управляли своими луноходами на поверхности Луны в 1970-х годах). Таким образом, настоящей задачей стало не увеличение автономности системы, а конструирование систем отображения и алгоритмов, которые помогали бы людям оценивать данные аппарата в реальном времени.