Jak sztuczna inteligencja nauczyła się driftować lepiej od ludzi

Dwa samochody wyścigowe wchodzą w zakręt jednocześnie. Tylne koła obu aut tracą przyczepność w tej samej chwili — kontrolowany ślizg, elegancki i precyzyjny, jak choreografia na asfalcie. Dzieli je niecałe dwadzieścia pięć centymetrów. Za kierownicami? Nie ma nikogo. Żadnych spoconych dłoni, żadnej adrenaliny. Tylko algorytmy, czujniki i sieć neuronowa, która przez lata uczyła się na własnych błędach.

Brzmi jak scena z filmu science fiction? To wydarzyło się naprawdę — w lipcu 2024 roku, na torze wyścigowym Thunderhill Raceway Park w Willows w Kalifornii.

Przez dekady uczono auta NIE driftować

Zanim zrozumiemy, dlaczego ktokolwiek wpadł na pomysł, żeby uczyć AI kontrolowanego poślizgu, cofnijmy się o kilka dekad. Od lat 70. ubiegłego wieku inżynierowie motoryzacyjni mieli jedno nadrzędne zadanie: sprawić, by samochód nigdy nie stracił przyczepności. ABS w 1978 roku zapobiegał blokowaniu kół. ESP w 1995 roku automatycznie hamował pojedyncze koła, gdy czuł, że auto zaczyna „wypadać” z zamierzonego toru jazdy. AEB, czyli autonomiczne hamowanie awaryjne, potrafiło zatrzymać pojazd bez udziału kierowcy. Każdy z tych systemów był zaprojektowany z tą samą filozofią: przyczepność jest święta, a jej utrata — katastrofą, której należy za wszelką cenę unikać.

Tymczasem inżynierowie ze Stanforda i Toyota Research Institute (TRI) zadali przewrotne pytanie: a co, gdybyśmy nauczyli AI wchodzić w poślizg celowo — i z tego poślizgu wychodzić?

Drift to nie show. To fizyka oblodzonej drogi

Większość z nas kojarzy drifting ze sportami motorowymi albo filmami akcji — auta w kontrolowanym bocznym poślizgu, z kłębami dymu z opon. Efektownie, ale po co?

Odpowiedź kryje się w fizyce. Moment, w którym tylne koła samochodu tracą przyczepność i pojazd zaczyna „chodzić bokiem”, jest fizycznie niemal identyczny z tym, co dzieje się, gdy zwykłe auto wpada w poślizg na oblodzonej autostradzie, mokrej nawierzchni albo podczas gwałtownej próby uniknięcia przeszkody.

— Fizyka driftu jest w rzeczywistości podobna do tego, czego doświadcza samochód na śniegu lub lodzie — powiedział Chris Gerdes, profesor mechaniki na Stanfordzie i współdyrektor Center for Automotive Research. — To, czego nauczyliśmy się przy tym projekcie, zaowocowało już nowymi technikami kontrolowania pojazdów autonomicznych na oblodzonych nawierzchniach.

Tor wyścigowy okazał się więc doskonałym laboratorium bezpieczeństwa. Intensywny, powtarzalny, mierzalny.

Szkoła twardych lekcji — uczenie przez wzmacnianie

Jak właściwie uczy się AI prowadzenia samochodu na granicy fizycznych możliwości? Tu wkracza jedna z najciekawszych gałęzi uczenia maszynowego: uczenie przez wzmacnianie (ang. Reinforcement Learning, w skrócie RL).

Wyobraź sobie szczeniaka, który uczy się aportować. Kiedy przynosi piłkę — dostaje smakołyk. Kiedy biegnie w złą stronę — nic. Stopniowo uczy się, jakie zachowania są nagradzane, a jakich lepiej unikać. Żadnych długich wykładów, żadnych instrukcji obsługi — tylko próby, błędy i informacja zwrotna.

AI w samochodzie działa podobnie, tyle że zamiast smakołyków mamy punkty w funkcji nagrody, a zamiast trawnika — kilometry asfaltu i niezliczone wirtualne (a potem realne) wyjazdy na tor.

Wypadnięcie poza granicę toru? Kara. Optymalny czas przejazdu przy zachowaniu kontrolowanego poślizgu? Nagroda. Zderzenie z drugim autem podczas driftu tandemowego? Poważna kara. Precyzyjne naśladowanie trajektorii auta prowadzącego, z minimalnym dystansem i bez kolizji? Nagroda maksymalna.

System nie uczy się z podręcznika dynamiki pojazdu — uczy się z doświadczenia. Każdy wyjazd na tor to nowe dane. Sieć neuronowa modelująca zachowanie opon poprawia się z każdą przejechaną rundą. Profesor Gerdes mówi wprost: — Warunki na torze mogą się dramatycznie zmienić w ciągu kilku minut, na przykład gdy zajdzie słońce lub zacznie padać deszcz. AI, z którą pracujemy, uczy się stopniowo, jak radzić sobie z tą zmiennością.

Co kluczowe — system nie oblicza jednej odpowiedzi i nie dokonuje jakiegoś planowania trasy. Rozwiązuje zadania optymalizacyjne 50 razy na sekundę, za każdym razem przeliczając, jakie polecenia dla gazu, hamulca i kierownicy najlepiej pasują do aktualnej sytuacji.

Lipiec 2024: historyczny tandem na Thunderhill

Przez prawie siedem lat Stanford i TRI pracowały wspólnie nad kolejnymi wersjami projektu. Kulminacją było ogłoszone w lipcu 2024 roku osiągnięcie, które nie miało precedensu w historii motoryzacji: pierwszy w historii w pełni autonomiczny tandemowy drift dwóch samochodów bez kierowców.

Dwa zmodyfikowane Toyota GR Supra — przygotowane do standardowych zawodów Formula Drift — wjeżdżały na tor bez człowieka za kółkiem. Auto prowadzące (algorytmy TRI) planowało i wykonywało własną linię jazdy. Auto podążające (algorytmy Stanforda) musiało dynamicznie dostosowywać swoją trajektorię — zwalniać, gdy prowadzący zmieniał kierunek, i błyskawicznie nadrabiać dystans chwilę później. Jedyna komunikacja między autami: GPS i Wi-Fi. Dystans między nimi w czasie driftu: miejscami mniej niż 25 centymetrów.

— Zrobienie takiego czegoś, czego nigdy wcześniej nie zrobiono, naprawdę pokazuje, co jest możliwe — skomentował Gerdes. — Jeśli potrafimy to zrobić na torze, wyobraź sobie, co możemy zrobić, żeby samochody były bezpieczniejsze.

Kolejny kamień milowy — nie rewolucja, ale ewolucja

Pisaliśmy już na Cyborg.guide o tym, że pełna autonomia samochodowa to wciąż odległa perspektywa (piszemy o tym w artykule AI zaplanuje lot na Marsa – ale nie złoży twojej koszulki) . Ale historia motoryzacyjnego bezpieczeństwa uczy czegoś innego: nie trzeba czekać na pełną autonomię, żeby ograniczyć liczbę tragicznych w skutkach wypadków drogowych. Każdy kamień milowy — od ABS przez ESP po AEB — trafiał do seryjnych samochodów i zmieniał statystyki wypadków, zanim ktokolwiek zbudował prawdziwie autonomiczny pojazd.

Driftujące AI to nie fanaberia. To laboratorium, w którym szkoli się algorytmy AI — aby pewnego dnia, w ułamku sekundy, szybciej niż ludzki refleks, wyratować zwykły samochód z poślizgu na oblodzonej drodze. Nie zamiast kierowcy. Razem z nim.

Wyobraź sobie zupełnie nowy ESP, które zamiast tylko dohamowywać koła, aktywnie przeprowadzi auto przez krytyczną sytuację, jak doświadczony rajdowiec. To właśnie jest kierunek, w którym zmierza ta technologia. I sądząc po tym, co wydarzyło się na Thunderhill w lipcu 2024 — jesteśmy bliżej, niż myślimy. Czekamy na pierwszy news z biur projektowych kolejnych generacji aut. Coraz bezpieczniejszych.

Cyborg W. E.
Cyborg W. E.
I am a computer engineer. Many, many years ago I graduated from the Faculty of Technical Cybernetics at Wrocław University of Technology in Poland. Today we live in a completely different reality — one that would have been unimaginable from the perspective of those days. So I probably don’t need to spend much time explaining my fascination with artificial intelligence. Wincenty Elsner

Więcej postów tego autora

Przeczytaj również

Najnowsze posty

Geniusz w pyle czy naklejka na pudle czyli „powered by AI” odkurzacza

Stoisz w sklepie przed półką z odkurzaczami robotycznymi. Jeden kosztuje osiemset złotych. Drugi, tuż obok, kosztuje tysiąc czterysta. Różnica? Na pudełku tańszego widnieje napis...

API – magiczne słowo, które napędza połowę internetu

Siedzisz w restauracji. Przeglądasz menu, decydujesz się na makaron z truflami i przywołujesz kelnera. Kelner podchodzi, zapisuje zamówienie, zanosi je do kuchni. Kilkanaście minut...

Czy AI zastąpi wyszukiwarkę – Największa bitwa w historii internetu

Wpisz cokolwiek w Google i kliknij szukaj. Strona z wynikami pojawi się w ułamku sekundy – dziesiątki niebieskich linków, reklamy, może mapka, może wykres....

Schabowy kontra AI – ile energii kosztuje jedno pytanie do AI?

Siedzicie przy laptopie. Komputer pobiera może sto watów. Wy zjedliście dziś schabowego z ziemniakami i kapustą – dobre osiemset kilokalorii, jeśli ziemniaki były porządnie...

Sztuczna inteligencja na miarę przedszkolaka – Czy AI ma wersję dla dzieci

Sześciolatek siada przy tablecie i mówi: „Narysuj mi smoka, który gra w piłkę". Trzydzieści sekund później ekran pokazuje dokładnie to, czego chciał – błękitny...

Twarz w bazie danych – Inwigilacja, prawo i walka o anonimowość

Twarz w bazie danych: Inwigilacja, prawo i walka o prawo do bycia anonimowym Chodzisz po mieście. Mijasz kamery monitoringu – jest ich w polskich miastach...