傳感器傳遞來的圖像：2005 DARPA超級挑戰(zhàn)賽最有難度的賽段——“啤酒瓶走廊”

參賽車輛行駛在“啤酒瓶走廊”賽段（Beer Bottle Pass）

奪冠車輛Stanley由斯坦福團(tuán)隊與大眾電氣研究實驗室共同打造,，原車由大眾提供。Stanley的車頂部安裝了5顆Sick AG LIDAR公司提供的雷達(dá)單元,，用于構(gòu)建周圍環(huán)境的三維模型,，與GPS共同工作，還有一個攝像頭用來探測周圍汽車行駛狀況,，來確定是否有足夠的超車距離,。此外，在輪胎上還裝有碼表,，用于更加精確地測定里程,。車內(nèi)使用了Linux系統(tǒng)，搭載6顆低功耗1.6Ghz的奔騰M處理器來處理數(shù)據(jù),。

2005年奪冠車輛：斯坦福團(tuán)隊Stanley 

2007年的DARPA Grand Challenge也被稱為“城市挑戰(zhàn)賽”（Urban Challenge）,，當(dāng)時的賽道全長60英里，參賽車隊需在6小時內(nèi)完成比賽,。11個參賽團(tuán)隊主要代表主要大學(xué)和大型企業(yè)利益,，如CMU與通用汽車合作，斯坦福與大眾汽車合作,，弗吉尼亞理工與TORC Technologies合作,。此外，奧什科什卡車,，霍尼韋爾,，雷神，加州理工，Autonomous Solutions,，康奈爾大學(xué),，以及麻省理工學(xué)院也積極參賽。

最終卡內(nèi)基梅隆大學(xué)憑借他們的車輛Boss（2007款雪佛蘭太浩）獲得了200萬美元的獎金,。贏得100萬美元獎金的第二名是斯坦福賽車隊,，他們的車輛為Junior（一輛2006款大眾帕薩特）。排在第三位的是VictorTango車隊,，憑借2005款福特Escape混合動力車Odin贏得了50萬美元的獎金,。麻省理工學(xué)院獲得第4名，康奈爾大學(xué)和賓夕法尼亞大學(xué)也完成了該賽程,。

雖然2004年和2005年的賽事對車輛來說更具挑戰(zhàn)性,，但機(jī)器人是孤立地運(yùn)行的,，并且只在試圖超車時會在賽道上遇到其他車輛。2007“城市挑戰(zhàn)”要求設(shè)計者設(shè)計出能夠遵守所有交通規(guī)則的車輛,，同時能夠在賽道上檢測和避開其他機(jī)器人,。這對于車輛軟件來說是一個特殊的挑戰(zhàn)，因為車輛必須基于其他車輛的動作實時做出“智能”決策,。

2007年奪冠車輛卡內(nèi)基梅隆大學(xué)BOSS在該校展出,，背景是H1ghlander

斯坦福大學(xué)和卡內(nèi)基梅隆大學(xué)隊（CMU）之間的競爭是這三次超級挑戰(zhàn)賽中最具看點的。CMU的Red Team是所受呼聲最高的團(tuán)隊,。2004年,，團(tuán)隊成功改裝兩輛悍馬——H1ghlander和Sandstorm，搭載自動駕駛技術(shù),，在沙漠中順利馳騁數(shù)周,，一舉取得當(dāng)年的DARPA超級挑戰(zhàn)賽最好成績。然而,，在2005年,，Red Team并沒有讓所望所歸，引擎問題從比賽開始兩個小時后一直困擾著H1ghlander,，車輛一直無法達(dá)到設(shè)計的目標(biāo)速度,。而這個引擎謎題直到2017年才被意外解開：是安裝在引擎控制模塊和燃油注射器之間的過濾器出現(xiàn)了問題,。

斯坦福大學(xué)隊和CMU也有千絲萬縷的聯(lián)系，斯坦福大學(xué)隊隊長Sebastian Thrun以前是Carnegie Mellon的教員和CMU團(tuán)隊負(fù)責(zé)人Red Whittaker的同事,。斯坦福大學(xué)對于2005年奪冠也十分驚訝：我們能贏純屬偶然,，如果卡內(nèi)基梅隆的引擎不出意外，那我們應(yīng)該就輸了,。畢竟H1ghlander被引擎問題耽誤了40多分鐘,，而最終Stanley僅僅以11分鐘的優(yōu)勢贏得了挑戰(zhàn)賽。

再回頭看,，雖然2005年的意外讓卡內(nèi)基梅隆大學(xué)與DARPA超級挑戰(zhàn)賽冠軍失之交臂,，但他們基本都表示一切皆好，對結(jié)果已經(jīng)很滿意,。卡內(nèi)基的Red Team也沒有就此止步,，而是砥礪前行,，去開辟了更廣闊、更新鮮的世界,。

2007年,，CMU的BOSS贏得了DARPA城市挑戰(zhàn)賽（DARPA Urban Challenge），斯坦福Stanley在DARPA超級挑戰(zhàn)賽表現(xiàn)優(yōu)秀,，一齊鞏固了卡內(nèi)基梅隆大學(xué)和斯坦福大學(xué)在自動駕駛領(lǐng)域的地位,。卡內(nèi)基梅隆大學(xué)的核心技術(shù)人才也幫助Uber,、Google等大公司將無人車送上了公路,，并讓匹茲堡匯集了眾多自動駕駛初創(chuàng)公司和團(tuán)隊，成為了自動駕駛研究,、開發(fā)和測試的要地,。

二、新一輪DARPA超級挑戰(zhàn)賽

當(dāng)下,，許多硅谷的科技企業(yè)和全球的汽車制造商都開始投資自動駕駛技術(shù)：Uber把無人車送上了美國舊金山,、匹茲堡和亞利桑那州的道路；特斯拉除了已經(jīng)實裝的輔助駕駛功能之外,，也在積極地測試無人駕駛汽車,；豐田、大眾,、通用等傳統(tǒng)汽車制造商也在相關(guān)領(lǐng)域重金投資,、收購。而DARPA也展開了新一輪的挑戰(zhàn)賽,，把關(guān)注點更明確地放在軍用化,、實用化技術(shù)上,。

2012年開始的DARPA機(jī)器人挑戰(zhàn)賽時間橫跨三年，是一項專注于類人機(jī)器人的持續(xù)競賽,。該項目的主要目標(biāo)是開發(fā)地面機(jī)器人能力,，以在危險工程的環(huán)境中執(zhí)行復(fù)雜任務(wù)。與之前的挑戰(zhàn)不同,，機(jī)械本體的建造將不屬于機(jī)器人挑戰(zhàn)的范圍,，參賽者無需從頭開始構(gòu)建機(jī)器人。DARPA將向一些參與者提供“一個帶有手臂,、腿,、軀干和頭部的機(jī)器人硬件平臺。波士頓動力公司（Boston Dynamics）作為該挑戰(zhàn)中使用的機(jī)器人的唯一來源,，該公司需根據(jù)PETMAN項目開發(fā)并制造8個相同的機(jī)器人以供軟件團(tuán)隊使用,。除了促進(jìn)半自主機(jī)器人的發(fā)展，該挑戰(zhàn)賽還尋求在項目結(jié)束后讓機(jī)器人軟件和系統(tǒng)開發(fā)變得更容易,?？傮w來看機(jī)器人表現(xiàn)優(yōu)于預(yù)期。但是有各種各樣的失敗表明機(jī)器人技術(shù)仍然存在困難,。

2013年FANG計劃的目標(biāo)是測試專門開發(fā)的META設(shè)計工具,，模型庫和Vehicle FORGE平臺，這些平臺的創(chuàng)建是為了顯著壓縮復(fù)雜防御系統(tǒng)的設(shè)計到生產(chǎn)時間,。

目前設(shè)計挑戰(zhàn)早已經(jīng)結(jié)束,，獲獎的FANG設(shè)計由DARPA iFAB計劃團(tuán)隊建造。iFAB或Instant Foundry Adaptive by Bits由賓夕法尼亞州立大學(xué)的應(yīng)用研究實驗室領(lǐng)導(dǎo),，將驗證可制造性反饋,、代工配置和指令生成工具等。最終,，竣工的設(shè)計將在FANG演示責(zé)任方Ricardo Inc.的領(lǐng)導(dǎo)下進(jìn)行測試和評估,。

FANG作為DARPA先進(jìn)制造計劃的一部分，為自適應(yīng)車輛制造（AVM）項目提交了設(shè)計許多可行的創(chuàng)新設(shè)計工具,。AVM是一個專注于將復(fù)雜的軍事系統(tǒng)開發(fā)時間表減少五倍或更多的計劃組合,，涉及制造過程的所有方面，包括整個從需求表示,、設(shè)計到全面復(fù)雜防御系統(tǒng)的最終物理構(gòu)建,。

三、超級挑戰(zhàn)賽帶來的啟示

DARPA的幾次超級挑戰(zhàn)賽匯集了來自各個領(lǐng)域的創(chuàng)新思想家,，來自計算機(jī)編程和工程公司,、車輛制造商、大學(xué)和車庫技工甚至加利福尼亞州的高中的幾十個團(tuán)隊為比賽設(shè)計了車輛,。他們可以幫助DARPA在開地面無人車輛方面取得重大進(jìn)展,。這樣的活動能夠激發(fā)各行各業(yè)的優(yōu)秀創(chuàng)造力,，以加速軍用自動駕駛汽車技術(shù)的發(fā)展。另一方面,，超級挑戰(zhàn)賽又能拾取那些通常不和國防部做生意的好主意,。

同時，超級挑戰(zhàn)賽用資金支持對軍事技術(shù)有益的科學(xué)技術(shù),。美國國會授權(quán)DARPA出資支持那些能夠給軍事應(yīng)用帶來革命性改變的技術(shù),。2004年的第一次大挑戰(zhàn)提供的獎勵金額為100萬美元，2005年活動的獎金增至200萬,，而2007年城市挑戰(zhàn)賽的第一,、第二和第三名分別獲得200萬美元、100萬美元和50萬美元,。在后續(xù)的機(jī)器人挑戰(zhàn)賽和FANG挑戰(zhàn)賽上,，還提供機(jī)器人等硬件設(shè)備供開發(fā)使用。資金和設(shè)備平臺的支持對于該項技術(shù)的支持程度為技術(shù)發(fā)展提供了很大的幫助,。

雖然參賽者在競賽中玩得很開心,，但比賽的最終目標(biāo)是在戰(zhàn)場上拯救美國人的生命，這是比賽的本質(zhì),，也是技術(shù)合格的底線。DARPA的挑戰(zhàn)賽主旨也從未脫離軍事應(yīng)用,。

當(dāng)今,，無人系統(tǒng)在作戰(zhàn)行動中發(fā)揮著越來越重要的作用?！安妒痴摺焙汀叭蝥棥钡葻o人駕駛飛行器在多次局部戰(zhàn)爭中進(jìn)行了偵察和監(jiān)視任務(wù),，“捕食者”號還進(jìn)行了精確的空襲。美國國防部也正在加緊努力開發(fā)無人駕駛地面系統(tǒng),，該系統(tǒng)將與載人系統(tǒng)協(xié)同工作,，以增強(qiáng)美軍的能力并挽救士兵生命。

例如,，在類似“伊拉克自由行動”這樣的作戰(zhàn)中,，作戰(zhàn)部隊迅速向目的地滲透行進(jìn)，隨后就要考慮補(bǔ)給物資,，保護(hù)供應(yīng)線至關(guān)重要,。美軍官員們表示，未來地面無人駕駛系統(tǒng)可以在不使用人員作為駕駛員的情況下進(jìn)行再補(bǔ)給任務(wù),，而且不需要部隊進(jìn)行保護(hù),。

在無人駕駛車輛技術(shù)不斷發(fā)展的同時，可以看到,，大多數(shù)現(xiàn)有車型依靠人來遠(yuǎn)程操作車輛,。不需要操作人員的車輛往往移動速度非常慢,，并且難以以最小的障礙穿越地形。對于未來要發(fā)展的無人駕駛地面車輛來說,，他們必須能夠快速,，輕松地穿越崎嶇的地形，而無需人工協(xié)助,。這是DARPA最終目標(biāo),。超級挑戰(zhàn)賽是將技術(shù)帶到成熟的關(guān)鍵一步。

從2004年無人完成比賽,，到2005年幾乎所有決賽團(tuán)隊都超越了04年的最好成績,，再到2007年更加苛刻的規(guī)則下依然有團(tuán)隊完成比賽，只用了3年的時間,，從數(shù)據(jù)中,，我們就可以看出無人駕駛技術(shù)的發(fā)展之快。這還只是多年前的成績,。

而無人駕駛車輛在路上的加速,、減速以及轉(zhuǎn)彎動作，或許只是人類的下意識動作,，但對于機(jī)器來說,，這代表了現(xiàn)時科技的最高水平。這也說明地面無人車輛的技術(shù)雖然發(fā)展較快,，但仍然達(dá)不到令人滿意的程度,，還有待進(jìn)一步爆發(fā)，其基礎(chǔ)技術(shù)的研究正在如火如荼地展開,，包括導(dǎo)航定位,、多模探測感知、多傳感器信息融合,、自適應(yīng)輪轂,、自動駕駛接管等。?

主要參考資料：

[1]. DARPA Grand Challenge to Showcase Unmanned Vehicle Technology

[2]. Stanley: The Robot that Won the DARPA Grand Challenge

[3]. Carnegie Mellon Solves 12-Year-Old DARPA Grand Challenge Mystery

[4]. CMU為何意外輸?shù)?005年DARPA挑戰(zhàn)賽,，謎題終于解開_雷鋒網(wǎng)

[5]. DARPA FANG Mobility/Drivetrain Challenge

[6]. DARPA Announces Winner of the First FANG Challenge