DARPA 机器人挑战赛失败

DARPA 机器人挑战赛 (DRC) 已经结束近一个月了。这段时间足以让我们面对现实。这项多年来规模最大、资金最雄厚的国际机器人竞赛失败了。

写出来感觉不太好。DRC 是一项巨大的工程，历时数年，耗资数百万美元。该竞赛有一个崇高的目标——开发能够更好地应对灾难的机器人——它吸引了许多世界上最聪明、最有成就的机器人专家。

我知道，指出 DRC 的不足之处并不是在向强者说实话。尽管过去几年收购、投资和招聘有所增加，但机器人领域仍然是一个主要由弱势群体组成的领域。如果说有什么不同的话，那就是我向研究人员脸上踢沙子，他们花了近三年的时间失眠、忽视亲人，把一生都投入到构建和编程机器中，但最终却几乎毫无建树。在上周于加利福尼亚州波莫纳举行的 DRC 决赛中，有 24 个机器人参赛，只有少数几个能够站立通过挑战赛。因此，DRC 最大的新闻似乎是机器人摔倒的 GIF 游行。一个机器人摔得很重，头部都掉了。

但不要可怜这些笨手笨脚的机器人。如果 DRC 比赛没有那么多闹剧，它会让每个人都昏昏欲睡。毕竟，在最短时间内获得最高分的机器人花了近 45 分钟才完成一系列 8 项任务，而我上幼儿园的女儿可能只需 10 分钟就能完成。

多年来规模最大、资金最雄厚的国际机器人竞赛却失败了。

而这并非是对我人类后代的尊重。韩国 KAIST 队派出的 5 英尺 9 英寸高的人形机器人 DRC-Hubo 赢得了比赛，它大部分时间都在露天挑战赛道上度过——这是一条长长的泥路，通往一个大约一居室公寓大小的模拟设施——在某个地方什么也不做。它一开始就表现强劲，驾驶技术与人类相当，从改装的 Polaris 多功能车中出来的速度比比赛中的其他机器人都快，而且启动和停止的尴尬次数也更少。然后，DRC-Hubo 跪在地上，慢慢地滚到模拟设施入口的关闭的门前，然后一动不动。DRC 中最有能力的机器人花了很长时间准备完成一项艰巨的任务，即转动把手和推门。

最终，机器人完成了上述两项任务，Fairplex 看台上的观众爆发出欢呼声。任何刚到达活动现场的人（无论是走上自动扶梯，还是在走向座位前吃热狗）可能都听到了欢呼声，并想象着机器人跳过瓦砾或撞穿混凝土墙的场景。但 DRC 对值得欢呼的壮举的门槛要低得多。有些机器人从未到达那扇门。一个人形模型在比赛开始的几秒钟内就倒下了，并一直跌倒，直到其团队将其拉出赛道。另一个人形机器人在离开 Polaris 时翻倒，严重受损，以至于流血不止，留下一滩油污，需要 DARPA 工作人员和团队成员擦洗。而那些征服了这扇门的机器人必须应对诸如地面有两到三度的斜坡，以及被八块碎片阻挡的道路等危险。这是一场参赛者水平极差的比赛，至少与人类相比是如此，以至于仅仅打开那扇门就算是合法的胜利。

这并不是 DARPA 最初提出的 DRC。2012 年 4 月，当该机构首次概述竞赛的范围和参数时，这似乎是不可能的。DARPA 似乎已经撤下了最初的新闻稿，但弗吉尼亚理工大学在宣布自己的参赛队伍时是这样描述该活动任务的。特别注意八个提议任务中的最后一项：

如果 DRC 比赛包括机器人突破混凝土墙，那就别想着欢呼的人群了。展览中心一定会爆满，比赛的电视收视率也会与奥运会相媲美。但 DRC 决赛是一项折衷研究，尽管 DARPA 一直警告说比赛规则将保密，直到比赛结束前都可能发生变化，但提出的八个任务中只有一个保持不变。以下是每个任务的细分：

进入车辆​​并不是决赛的一部分——参赛队可以在计时开始前小心地装载和定位机器人。这些车辆并不是“标准”车辆，因为 DRC 使用的所有 Polaris 多用途车辆都配备了改进的悬架以支撑更重的负载，并且除一辆车辆外，所有车辆都经过改装，以允许机器人驾驶和/或离开车辆。

机器人需要撤离，但它们和门之间没有碎石。

从来没有发生过。相反，在总共八项任务中的第七项中，机器人必须通过处理被八块碎片阻塞的一段地板，或者穿过由煤渣块组成的路径，才能到达模拟设施的出口。

这是唯一没有被明确或隐含地降级的任务。

虽然其中一项任务确实需要将圆形阀门旋转 360 度，但这是课程中唯一的阀门。机器人从众多阀门中找出一个阀门的想法并不适用。

重新连接软管听起来很酷，不是吗？想象一下，完成这项工作需要精细的动作技能，而且几乎不需要远程人类操作员的直接控制，因为 DARPA 还承诺降低通信信号，因此要求其机器人参与者具有更多的自主权。相反，这是一个惊喜任务。第一天，这是一个必须拉下的大开关。第二天，是一根插在墙上的电缆，必须将其拔下并插入另一个插座。但这些本质上是道具，没有插脚。它们被磁铁固定住，就像 MacBook 的 MagSafe 电源适配器的工业尺寸版本一样。

虽然机器人爬梯子并不是 DRC 中最有前途的视觉效果，但正如最初描述的那样（接下来会介绍），机器人爬梯子将会令人惊叹。而爬梯子的实际任务可能是比赛中最具技术挑战性的方面，需要各个部件具有巨大的力量，以及前所未有的操控（抓住梯级）和肢体灵活性的结合。

相反，DRC 的最后任务是爬总共四层楼梯。

试着想象这样的场景。一个类人机器人拿起一个工具（参赛队伍最初认为它会是 Sawzall），嗡嗡地穿过一堵墙，通过一个由它自己的自主大脑和机械力量挖出的洞离开赛道。这将是一场精彩的比赛。人类会惊恐地逃跑，喜极而泣，或者至少会关注这场自 DARPA 上一次具有历史意义的机器人比赛——2007 年举行的无人驾驶汽车比赛——城市挑战赛以来世界上最大的机器人比赛。

但在我们实际进行的 DRC 中，少数机器人能够存活到拿到电动工具（螺丝刀而非锯子）时，必须在墙上凿一个小洞（如圆圈所示），然后继续前进。凿出的洞足够大，让受惊的猫爬过去，或者让被困的人探出头来，对着正慢慢地——非常缓慢地——朝出口移动的机器人大喊大叫。

* * *

一路走来，有迹象表明 DARPA 的实验失败了。在 2013 年于迈阿密举行的 DRC 试验中，机器人在 8 项任务中每项最多有 30 分钟的时间。大多数机器人至少用掉了分配时间的一半，让机器人感觉运行无休止，而且这全靠连接电源线才能完成。更令人担忧的是，一些机器人干脆跳过了驾驶等比较棘手的任务。在今年 3 月的电话简报会上，DRC 项目主管吉尔·普拉特 (Gill Pratt) 表示，在决赛期间，机器人不必自己进入车辆。他还提到，与试验一样，一些团队可能会选择放弃与驾驶相关的积分。

但普拉特在那次电话会议上详细讨论了摔倒问题。“如果他们真的摔倒了，他们就必须自己站起来，”他说。在 DRC 选拔赛中，机器人有安全保护装置，可以防止它们撞到地面。但在决赛中，这些绳索被剪断了。“我们试图让这场比赛更加真实，让大家了解真正的灾难是什么样子，当然，人类不可能突然进入灾区营救机器人，”普拉特说。

当进一步被问及比赛最后阶段如何处理摔倒问题时，普拉特继续说道：

普拉特以卡内基梅隆大学的 CHIMP 机器人为例，该机器人从设计上来说基本上不会摔倒。这台重达 443 磅的机器具有静态稳定性，这意味着，与使用双足行走的系统不同，它不需要主动保持平衡。即使 CHIMP 意外断电，它也不会翻倒。“对于那些不必担心这一点的团队来说，也许你们的选择是正确的，”普拉特补充道。

然而，普拉特越是谈论摔倒，就越觉得惩罚性不大。尽管他最初说机器人必须自己站起来，但他后来承认，团队可以让它重新站起来，只需接受时间惩罚即可。这大致模拟了这样一种情况：灾难响应人员有多个机器人可以使用，如果第一个机器人倒下，他们能够部署备用系统。

有迹象表明 DARPA 的实验已经失败。

尽管如此，普拉特对于看到机器人从地面跌倒后站起来的前景还是很兴奋的，他指出，对于没有参加 2013 年选拔赛就晋级决赛的机器人来说，这几乎是强制性的。“让机器从俯卧状态站起来是所有新团队都必须完成的资格任务之一。尽管如此，我们并没有给团队太大压力，让他们证明他们也能从跌倒中幸存下来。这不仅仅是从躺着的状态站起来，你还必须能够在跌倒时不受伤，”普拉特说。“我还没有看到太多这样的情况。看看哪些团队能做到，哪些团队做不到，这将会很有趣。”

普拉特是对的：对于参加 DRC 决赛的大多数机器人来说，摔倒是必然的。但他的先见之明建议，即在比赛前练习摔倒和恢复，却被公然忽视了。在抵达波莫纳之前，没有一支队伍在没有安全绳的情况下完整演练过这种情景。尽管媒体被邀请参加赛前测试，后来又被取消邀请，DARPA 可以在测试中评估机器人的整体能力，但组织者在那里看到的一切让他们再次阻碍了比赛。

机器人没有被强制自行站起来。几乎每个机器人摔倒的团队都只是被罚 10 分钟。有些团队摔倒了好几次，这意味着救援人员带着一整队一模一样、笨手笨脚的机器人去处理灾难，他们很清楚，在面对诸如门把手或几级楼梯等可怕的障碍物时，它们很可能会摔倒。至于后来加入的团队，从俯卧状态站起来是强制性要求，但这项能力在比赛中却没有出现。当机器人在 DRC 中摔到地面时，它们并没有站起来。它们要么像尸体一样躺在那里，要么继续在似乎不可避免的失去平衡之前进行的任何动作。随着摔倒的不断发生，人形机器人的现状暴露无遗，令人失望的是，它非常脆弱。本来就很不幸，我们看到的是笨拙的幼儿和迷失方向的老人的混合体，而当这些本应是灾难响应者的人等待一群人将他们扶直时，这种印象更加糟糕。一次又一次，观众们看到团队成员和 DARPA 官员努力拉拽电缆和龙门架，并为此付出了巨大的努力——请记住，这些机器人大部分重达 200 到 400 磅——而断电的机器人却无动于衷。

唯一的例外是 CHIMP，据说它是不会摔倒的机器人之一。但出乎所有人的意料，它确实摔倒了，打开门后，它的手臂向前伸展，并遇到了模拟设施内外地面之间两到三度的差异。机器人的重心一时变得不理想。CHIMP 摔倒了。

接下来是整个比赛中最紧张的时刻，因为这个机器人——由于其引人注目的灵长类动物设计，以及在决赛前媒体（包括我们）的关注，它已经是粉丝的最爱——挣扎着站起来。它既不漂亮，也不快。重置和相应的时间惩罚将破坏这个有前途的机器人完成获奖的机会。随着每次失败和不体面的扭动，卡内基梅隆大学似乎更有可能加入 DRC 的悲哀传统，将其机器人视为机械残疾人。所以当 CHIMP 终于四肢着地，重新回到比赛中时，这是一场胜利。

至少当时看起来是这样。不可否认的是，CHIMP 最终获得第三名要归功于世界一流的工程技术、卡内基梅隆大学培养的大量机器人人才以及团队成员的坚韧和勇气。他们没有屈服于地心引力。他们做到了 DRC 上其他团队从未尝试过的事情。他们站了起来！但在本身就是失败的比赛中取得成功也是有可能的。

DRC 的失败并非因为参赛者懒惰或无法胜任这项任务。进入决赛或迈阿密选拔赛的任何一支队伍都不是这样的。它本身就是一次失败，而且随着比赛的进行，失败的程度也在不断变化。2012 年举办的 DRC 展示了机器人在短短几年内可能具备的惊人能力。2015 年结束的 DRC 是一次现实检验。最糟糕的是，它未能吸引或至少留住公众的注意力。该活动进行了网络直播，但没有电视转播。专注于科技和科学的新闻媒体报道了决赛，但不足以引起更多主流媒体的兴趣。多年的工作和数千万美元的资金最终造就了一场似乎无人关心的赛事，尽管它展示了行走、驾驶、抓取工具的人形机器人。

这是一项毫无科学依据的调查，但我的家人朋友中没有人知道 DRC 总决赛正在进行。其中包括我的兄弟，他在 NASA 工作，还有我 11 岁的侄子，他正在参加国防承包商洛克希德马丁公司赞助的一项工程项目，这家国防公司在 DRC 中有一支团队。比赛结束后，在我的社交圈（里面都是书呆子）中，唯一读过或看过有关比赛的人是我的岳父。他唯一的收获是：五角大楼举办了一场比赛，一群机器人倒下了。

可悲的是，他成功了。DRC 是一项风险高、资金充足的机器人竞赛，但结果却非常愚蠢。它看起来就像是无力的机器人无缘无故地摔倒，而不是英勇（或可怕）的机器撞破混凝土墙。即使在严重衰弱的状态下，这些任务对于除少数机器人外的所有机器人来说也太过艰巨。当 DARPA 的城市挑战赛于 2007 年结束时，无人驾驶汽车突然成为必然，全世界都在关注。汽车在无人驾驶或远程控制的情况下穿过一座模拟城市，只有几辆汽车撞毁了。这是一个世界性的启示。这一次，DARPA 所能期望的最好结果是有人对 DRC 给予足够的关注，并嘲笑它。

但 DARPA 之前也曾有过类似的经历。在城市挑战赛取得巨大成功之前，该机构曾举办过第一届大挑战赛。2004 年，25 辆自动驾驶汽车在莫哈韦沙漠的 150 英里赛道上展开角逐。“每辆车都失败了，最接近的是卡内基梅隆大学，它跑了七英里半就撞上了一块巨石，”旧金山人工智能初创公司 Anki 的首席执行官鲍里斯·索夫曼 (Boris Sofman) 说道，该公司生产自动驾驶玩具车。索夫曼在卡内基梅隆大学机器人研究所获得博士学位，他提出了一个我希望自己能承担的责任：与城市挑战赛相比，DRC 并不令人印象深刻，但更好的比较对象是第一届大挑战赛。“但仅仅三年后，他们就让自动驾驶汽车在城市环境中行驶，与行驶中的车辆一起，遵守交通法规，”索夫曼说道。“不到 10 年，我们就有了真正的自动驾驶汽车，在很多测试道路上，它们的性能已经比人类更好了。”

DARPA 对 2004 年大挑战赛的回应非常大胆。由于第一场比赛的奖金（包括 100 万美元的冠军奖金）无人领取，该机构计划在 2005 年再举办一次沙漠比赛。但第二场大挑战赛不仅仅是简单的重复。在某些方面，它比第一场更难，障碍物更多，还有各种隧道，这对传感器来说可能是绊脚石。参赛者们迎接了挑战。五辆车完成了比赛，颁发了奖品，DARPA 随后相对较快地进行了更难的城市挑战赛。

很难想象 DRC 可能是第一届大挑战赛的精神继承者。但莫哈韦沙漠的失败为后来的机器人汽车竞赛奠定了基础，也为商业领域无人驾驶汽车的快速创新奠定了基础。如果 DARPA 真的想推动能够应对灾难的机器人的发展，或者至少能够在人类环境中导航和工作而不会犯下危险的傻事，那么第一步就是承认失败。DRC 失败了。现在该怎么办？

我的建议并不谦虚，但很简单：再举办一次比赛，并规定摔倒是必须的。吉尔·普拉特知道摔倒是常态，而不是例外，但没人听他的。韩国科学技术院队赢得了 DRC 200 万美元的最高奖金，是决赛中为数不多的几支机器人保持直立的队伍之一，这绝非巧合。这很幸运，因为据团队负责人 JunHo Oh 所说，韩国科学技术院队从未费心想出从摔倒中站起来的策略。相反，他们只是谨慎行事。结果，机器人的表现足以赢得决赛，但如果将机器人胆怯、犹豫、45 分钟的艰难行动应用到现实生活中的灾难中，很难想象它会取得任何有用的成果。而一台设计用于冲进紧急情况的机器，难道不应该既能够以一定的速度移动，又能够承受任何人类救援人员都能轻松恢复的那种跌倒吗？

在 DRC 的后续活动中，机器人需要承受跌落，耐用性将成为首要考虑因素，就像部署的系统一样。机器人专家在购买或制造执行器时必须考虑冲击和冗余。尽管普拉特的初衷是好的，但 DRC 最终却鼓励了脆弱的设计。灾难机器人难道不应该是最坚固的吗？而 DRC 最令人难忘和尴尬的视觉效果，机器人一个接一个地翻倒，笔直地，就像一棵被砍倒的树，可能会被更鼓舞人心的机器重新站起来的视觉效果所取代。

新任务，或者难度更接近 DARPA 最初版本的任务，也令人兴奋。但这些细节需要比我聪明得多的人来解决。如果 DRC 给我们一个教训，那就是人形机器人是坠落机器人。此外，通往不那么笨拙的人形机器人的道路将是漫长的，而且会散落着破碎的部件。如果 DARPA 不举办另一届 DRC，那么对于我们中少数意识到这一点的人来说，第一届 DRC 只不过是一次严峻的状态更新和一次独立的失败。但如果下一个挑战更艰难、更现实，那么这场过去的比赛将像我们许多人希望的那样创造历史。