Автономный дрон MonoRace обогнал троих бывших чемпионов мира по гонкам с видом от первого лица и выиграл соревнование в Абу-Даби. Аппарат разгонялся до 100 км/ч, хотя для навигации получил только одну переднюю камеру и инерциальный датчик, без GPS и внешней системы, которая могла бы подсказывать точные координаты.
Лучшее время MonoRace составило 16,56 секунды на трассе, где требовалось пройти два круга через 11 ворот. Дрон также победил всех автономных соперников в главном одиночном заезде, а затем последовательно выиграл три гонки против чемпионов. Авторы подробно описали результаты и устройство системы после соревнований.
Главная сложность возникала из-за скорости. Камера видела трассу примерно так же, как камера гоночного дрона под управлением человека, но компьютеру требовалось самому определить положение аппарата и практически мгновенно решить, куда лететь дальше. Нейросеть находила ворота в кадре, а инерциальный блок измерял ускорения и вращение корпуса. Затем программа сопоставляла показания датчиков с моделью движения дрона и постоянно уточняла его положение.
Разработчики отказались и от привычной многоступенчатой схемы управления. Небольшая нейросеть сразу рассчитывала команды для четырех двигателей и обновляла их 500 раз в секунду. Перед гонкой алгоритм тренировали с помощью обучения с подкреплением: в симуляции дрон снова и снова пробовал разные действия, получал награду за удачный полет и постепенно учился проходить трассу быстрее, не выходя за физические возможности аппарата.
Условия соревнования усложняли задачу. Организаторы подготовили оборудование и трассу самостоятельно, а внешнюю систему позиционирования участникам не дали. MonoRace пришлось справляться с помехами камеры, размытыми кадрами и ситуациями, когда инерциальные датчики достигали предела измерений во время резких маневров. По описанию системы, алгоритмы сохраняли работоспособность даже при серьезных искажениях части видеокадров.
Победа над чемпионами пока не означает, что автономный пилот справляется с любой гонкой лучше человека. MonoRace специально настраивали на максимально быстрое прохождение известной трассы. Когда одновременно стартовали четыре автономных дрона, аппарат занял третье место, поскольку разработчики не добавили отдельный механизм уклонения от соперников.
Результат интересен прежде всего тем, сколько оборудования удалось убрать. Более ранние гоночные дроны уже опережали профессиональных пилотов, но MonoRace обошелся одной камерой, инерциальным блоком и небольшим бортовым вычислителем. Авторы считают, что тот же принцип пригодится роботам, которым приходится быстро принимать решения на слабом процессоре и с небольшим набором датчиков.
