[IEEE, 자율 주행 자동차의 출발선] 20년 전 스탠리는 DARPA 그랜드 챌린지에서 우승했지만 그 기술은 여전히 틈새 시장이다.
자율 주행 자동차의 출발선
20년 전 스탠리는 DARPA 그랜드 챌린지에서 우승했지만 그 기술은 여전히 틈새 시장이다.
2004년 DARPA 그랜드 챌린지는 엄청난 실패작이었습니다. 방위고등연구계획국은 때로는 평평하고 때로는 구불구불하고 산악 사막 지형 을 통과하는 오프로드 코스를 완주할 수 있는 자율 주행 지상 차량을 설계할 수 있는 팀에 100만 달러의 상금을 제공했습니다 . IEEE Spectrum에서 당시 보도했듯이 , 그것은 " 매드 맥스 2: 로드 워리어 촬영 이후로 한곳에 모인 가장 잡다한 차량 모음"이었습니다. 결승선을 통과한 참가자는 단 한 명도 없었습니다. 일부는 주차장에서 나오지 못했습니다.
이러한 시도를 담은 영상은 우스꽝스럽지만, 그 어떤 웃음도 그 지점에 도달하기 위해 수많은 시간과 수백만 달러를 투자한 많은 엔지니어들을 희생시키는 대가로만 가능합니다.
그래서 1년 반 후인 두 번째 DARPA Grand Challenge 에서 5대의 차량이 결승선을 통과한 것은 더욱 주목할 만한 일입니다 . Stanford Racing Team 에서 개발한 Stanley가 1위를 차지하여 200만 달러의 상금을 차지했습니다. 이 개조된 Volkswagen Touareg[위]는 212km 코스를 6시간 54분 만에 완주했습니다. Carnegie Mellon의 Sandstorm과 H1ghlander가 각각 7:05와 7:14의 기록으로 2위와 3위를 차지했습니다.
루이지애나주 메테리의 Gray Insurance Co.가 후원한 Kat-5는 7:30의 준수한 기록으로 4위를 차지했습니다. 이 차량은 한 달 반 전에 걸프 해안을 강타한 허리케인 카트리나 의 이름을 따서 명명되었습니다 . Oshkosh Truck의 TerraMax도 경주를 마쳤지만, 12:51의 기록은 DARPA가 정한 10시간 제한을 초과했습니다.
그렇다면 그랜드 챌린지는 어떻게 해서 완전히 실패에서 단시간에 5명의 강력한 피니셔를 거느릴 수 있었을까요? 엔지니어가 도전에 맞설 때 무엇을 이룰 수 있는지에 대한 확실한 증거입니다. 하지만 이 한 레이스의 결과는 훨씬 더 긴 연구 경로에 의해 선행되었고, 거기에 약간의 행운이 더해져 결국 승리로 이어졌습니다.
스탠리 이전에 미네르바가 있었습니다.1998년으로 돌아가서 컴퓨터 과학자 세바스찬 스런이 카네기 멜론 에서 일하면서 박물관 투어 가이드 라는 매우 다른 로봇을 실험했습니다. 여름 2주 동안, "닥터 후"의 달렉 처럼 생긴 미네르바는 스미소니언 국립 미국사 박물관 의 전시를 돌아다녔습니다. 주된 임무는 돌아다니며 전시에 대한 정보를 조금씩 제공하는 것이었습니다.
미네르바는 세바스찬 스런 이 개발한 박물관 투어 가이드 로봇이었습니다 .
당시 인터뷰에서 Thrun은 Minerva가 오락을 위해 거기에 있었다고 인정했습니다. 하지만 Minerva는 단순히 사람을 기쁘게 하는 것이 아니었습니다. 그것은 또한 기계 학습 실험이었습니다. 그것은 방문객이나 귀중한 유물을 없애지 않고 안전하게 기동할 수 있는 곳을 배워야 했습니다. 방문객, 비방문자; 진열장, 진열장이 아닌 것; 열린 바닥, 열린 바닥이 아닌 것. 그것은 예측할 수 없는 방식으로 앞을 가로지르는 인간에게 반응해야 했습니다. 그것은 "보는" 법을 배워야 했습니다.
5년이 흐른 후, Thrun은 2003년 7월 Stanford 로 전학했습니다. 첫 번째 Grand Challenge에서 영감을 받아 그는 두 번째 대회에서 로봇 자동차를 출전시키는 것을 목표 로 Stanford Racing Team을 조직했습니다 .
스탠리의 주요 작업을 지나치게 단순화하면 자율 로봇은 경로를 성공적으로 탐색하기 위해 도로와 비도로를 구별해야 했습니다.스탠포드 팀은 소프트웨어 개발에 노력을 집중하기로 결정하고 레이저 로 주변 지형을 스캔하고 간단한 비디오 카메라로 지평선을 스캔하는 등 기성품 하드웨어를 최대한 활용했습니다.
소프트웨어는 두 입력을 중첩하고, 즉시 변화하는 도로 상황에 적응하고, 안전한 주행 속도를 결정했습니다.(스탠리에 대한 자세한 기술적 세부 정보는 팀 의 논문을 확인하세요 .) DARPA가 모든 차량에 요구한 원격 제어 킬 스위치는 차량이 위험해지기 전에 차량을 비활성화합니다.약 10만 줄의 코드가 그 역할을 했고 그보다 훨씬 더 많은 작업을 했습니다.
스탠포드 팀은 2004년 그랜드 챌린지에 참가하지 않았고 2005년 레이스에서 우승할 것으로 기대되지 않았습니다. 한편 카네기 멜론은 개조된 1986년형 험비 와 개조된 1999년형 험머의 두 가지 참가 차량이 있었고 확실한 우승 후보였습니다. 2004년 레이스에서 CMU의 샌드스톰이 가장 멀리 달려 12km를 완주했습니다. 두 번째 레이스에서 CMU는 개량된 샌드스톰과 새로운 차량인 H1ghlander를 가져왔습니다.
다른 2004년 경쟁자 중 다수가 다시 시도하기 위해 재편성되었고, 새로운 경쟁자가 경쟁에 참여했습니다. 총 195개 팀이 2005년 행사에 참가하기 위해 지원했습니다. 팀에는 학생, 학자, 업계 전문가, 취미인이 포함되었습니다.
봄에 현장 방문을 한 후, 43개 팀이 9월 27일부터 10월 5일까지 폰타나의 캘리포니아 스피드웨이에서 열린 예선 행사에 진출했습니다. 각 차량은 코스를 4번 주행하며 체크포인트를 통과하고 장애물을 피했습니다. 총 23개 팀이 모하비 사막을 가로지르는 메인 코스를 시도하도록 선정되었습니다 . 경쟁은 비용이 많이 드는 일이었습니다. CMU의 레드팀은 첫해에 300만 달러 이상을 지출했고, 스폰서의 이름은 경주용 자동차의 로고처럼 차량에 흩뿌려졌습니다.
10월 8일 이른 아침, 결승 진출자들이 큰 경주를 위해 모였습니다. 각 팀은 경로를 따라 혼잡을 피하기 위해 출발 시간을 조정했습니다. 팀이 출발하기 약 2시간 전에 DARPA는 코스를 나타내는 약 3,000개의 GPS 좌표가 들어 있는 CD를 팀에 제공했습니다. 팀이 출발 버튼을 누르면 손을 떼도 됩니다. 자동차는 인간의 개입 없이 스스로 운전해야 했습니다. PBS의 NOVA 는 2004년과 2005년 그랜드 챌린지 에 대한 훌륭한 에피소드를 제작했는데 , 흥분, 기대, 실망, 승리를 느끼고 싶다면 꼭 추천합니다.
2005년 그랜드 챌린지에서 카네기 멜론 대학의 H1ghlander는 경주를 마친 5대의 자율 주행차 중 하나였습니다. Damian Dovarganes/AP
H1ghlander는 예선에서 1위를 차지하며 폴 포지션을 차지했고, Stanley와 Sandstorm이 그 뒤를 이었습니다. H1ghlander는 일찍 앞서 나갔고 곧 상당한 리드를 확보했습니다. 여기서 행운, 아니 오히려 행운의 부족이 들어왔습니다.
경주를 시작한 지 약 2시간 후, H1ghlander는 속도를 늦추고 언덕 아래로 뒤로 굴러가기 시작했습니다. 결국 다시 전진하기는 했지만, 코스의 길고 곧고 평평한 구간에서도 최고 속도를 회복하지 못했습니다. 더 느리지만 더 안정된 Stanley는 163km(101.5마일) 지점에서 H1ghlander를 따라잡고 추월한 후 선두를 놓치지 않았습니다.
H1ghlander에서 무슨 문제가 있었는지는 레이스 후 광범위한 분석을 거친 후에도 여전히 미스터리로 남아 있었습니다. 레이스가 끝난 지 12년이 지나서야(다시 한 번 약간의 행운이 따라야) CMU가 문제를 발견했습니다. 엔진 제어 모듈과 연료 분사기 사이에 있는 작은 전자 필터를 누르면 엔진이 동력을 잃고 꺼지기까지 했습니다. 팀원들은 경쟁이 시작되기 몇 주 전에 발생한 사고로 필터가 손상되었을 것이라고 추측했습니다. (CMU가 마침내 이 문제를 어떻게 알아냈는지 자세히 알아보려면 Spectrum 수석 편집자 Evan Ackerman의 2017년 기사를 참조하세요 .)
DARPA 그랜드 챌린지의 유산그랜드 챌린지에서 누가 우승했는지와 관계없이, 대회에서 많은 성공 사례가 나왔습니다. 레이스가 끝난 지 1년 반 후, Thrun은 이미 적응형 크루즈 컨트롤 과 차선 유지 지원에서 큰 진전을 이루었고, 지금은 많은 상업용 차량에서 쉽게 사용할 수 있습니다. 그런 다음 그는 Google의 스트리트 뷰 와 최초의 자율 주행 자동차 에서 일했습니다. CMU의 Red Team은 NASA 와 협력하여 달 이나 먼 행성을 탐사할 수 있는 로버를 개발했습니다 . 가까운 곳에서는 농업 부문을 위한 자체 추진 수확기를 개발하는 데 도움을 주었습니다.
스탠포드 팀 리더 세바스찬 트룬이 2005년 그랜드 챌린지 우승 상금인 200만 달러 수표를 들고 있다. 데미안 도바르가네스/AP
물론, 이 경쟁의 군국주의적 기원을 가리는 경향이 있는 과장된 광고도 많이 있었습니다. 기억하세요, DARPA의 "D"는 "방위"를 의미합니다. 2000년으로 돌아가서, 방위 허가 법안은 2015년까지 미국 지상 전투 차량의 3분의 1이 "무인"이 되어야 한다고 규정했고, DARPA는 이러한 자율 주행 차량 의 개발을 촉진하기 위해 그랜드 챌린지를 고안했습니다 . 미국 군대는 여전히 중동에서 싸우고 있었고 , DARPA 추진자들은 자율 주행 차량이 사상자, 특히 즉석 폭발 장치로 인한 사상자를 최소화하는 데 도움이 될 것이라고 믿었습니다.
DARPA는 2007년 도시 챌린지(Urban Challenge) 와 같은 더 많은 대회를 후원했습니다 . 이 대회에서는 차량이 시뮬레이션된 도시와 교외 환경을 탐색했습니다. 2012년 재난 대응 로봇을 위한 로봇 챌린지(Robotics Challenge )와 2022년 지하 챌린지(Subterranean Challenge)는 추측하셨겠지만 지하에서 돌아다닐 수 있는 로봇을 위한 대회였습니다. 경쟁, 계속된 군사적 갈등, 막대한 정부 계약에도 불구하고 자율 주행 군용 차량과 로봇의 실제 발전은 원하는 만큼 이루어지지 않았습니다. 2023년 현재 로봇 지상 차량은 글로벌 장갑차 시장의 3%에 불과합니다.
오늘날 미군에는 완전 자율 주행 지상 차량이 거의 없습니다. 대신, 군은 원격 조종 드론 및 선박 자동 조종 장치와 같은 반자율적이고 운전자가 지원하는 시스템으로 앞서 나갔습니다. 미군을 위해 계속 일한 유일한 Grand Challenge 완주자는 TerraMax의 위스콘신 기반 스폰서인 Oshkosh Truck 이었습니다. 이 회사는 미군을 위해 무인 차량 으로 화물을 운송하는 팔레트 적재 시스템을 시연했습니다 .
그랜드 챌린지에 대한 현대적 보도의 대부분은 자율 주행 자동차가 우리를 " 제트슨"의 미래 에 더 가까이 데려갈 것이라고 예측했습니다 . 자율 주행 차량이 여러분을 실어 나르는 것입니다. 하지만 스탠리 이후 20년 동안 민간 자율 주행 자동차의 출시는 샌프란시스코 주변에서 사람들을 운송하는 Waymo 로보택시 나 사우스캐롤라이나 대학교 캠퍼스 전역에 음식을 배달하는 데 어려움을 겪고 있는 GrubHub Starships 와 같은 특정 애플리케이션에 국한되었습니다.
저는 기술이 대도시 밖에서 어떻게 발전하는지 지켜보겠습니다 . 자율 주행 차량은 텅 빈 시골 도로에서 장거리를 주행하는 데 좋지만, 미국의 시골 일부 지역은 여전히 적절한 휴대전화 커버리지를 확보하는 데 어려움을 겪고 있습니다 . 소도시와 그 주변 지역은 자율 주행 차량을 수용할 대역폭이 있을까요 ? 자율 주행 자동차가 거의 다 왔으면 좋겠지만, 차고 아래에서는 가까운 시일 내에 찾을 수 있을 것 같지 않습니다.
두 스탠리의 이야기2005년 레이스가 끝나고 얼마 지나지 않아 스탠리는 은퇴할 준비가 되었습니다. 미국 역사 국립 박물관에서 미네르바를 시험했던 경험을 떠올리며, Thrun은 박물관이 좋은 집이 될 것이라고 생각했습니다. 그는 2006년에 박물관에 대여했고, 2008년부터 로봇과 자동차의 다른 주목할 만한 표본과 함께 박물관 컬렉션에 영구적으로 보관되었습니다. 사실, 그것은 컬렉션에 있는 최초의 스탠리도 아닙니다.
스탠리는 현재 스미소니언 협회의 미국 역사 국립 박물관 에 소장되어 있으며 , 이 박물관에는 또 다른 스탠리인 1910년 스탠리 런어바웃도 보관되어 있습니다. 베링 센터/미국 역사 국립 박물관/스미소니언 협회
그 구별은 1910년 스탠리 런어바웃에 속합니다. 내연 기관이 나아갈 길이라는 것이 아직 확실하지 않았을 때 도입된 초기 증기 동력 자동차입니다. 증기 엔진은 폭발하는 끔찍한 경향이 있다는 명확한 단점에도 불구하고 "스탠리 증기선"은 정교한 장인 정신으로 유명했습니다. 프레드 매리엇은 1906년 스탠리를 운전하면서 육상 속도 기록을 세웠습니다 . 시속 205.5km로 기록되었는데, 이는 21세기 스탠리의 평균 속도인 시속 30.7km보다 상당히 빨랐습니다. 공평하게 말해서 매리엇의 스탠리는 Thrun의 스탠리가 주행한 오프로드 지형이 아닌 평평하고 직선 코스에서 경주했습니다.
두 스탠리 사이에는 세기가 흐르고, 진보에 대한 서사를 추적하기 쉽습니다. 둘 다 4륜 육상 차량으로 분명히 알아볼 수 있지만, 20세기 초의 공상과학 몽상가들은 21세기 자율 주행 자동차를 추진할 기술 모음을 상상하기 어려웠을 것으로 생각합니다. 22세기 초의 차량은 어떨까요? 타이어가 4개나 될까요 ? 아니면 완전히 새로운 것으로 구동될까요?
계속되는 시리즈 의 일부기술의 무한한 잠재력을 포용하는 역사적 유물을 살펴보세요. 이 기사의 요약본은 2025년 2월 인쇄판에 "천천히 그리고 꾸준히 하면 경주에서 이긴다"라는 제목으로 게재되었습니다.
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