DARPA LAGR Program
લર્નિંગ એપ્લાઇડ ટુ ગ્રાઉન્ડ વ્હિકલ્સ (એલ. એ. જી. આર.) કાર્યક્રમ, જે 2004 થી 2008 સુધી ચાલ્યો હતો, તેનો ધ્યેય રોબોટિક માનવરહિત ગ્રાઉન્ડ વાહનો (યુ. જી. વી.) માં સ્વાયત્ત, ધારણા-આધારિત, ઓફ-રોડ નેવિગેશનમાં પ્રગતિને વેગ આપવાનો હતો. એલએજીઆરને યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સ ડિપાર્ટમેન્ટ ઓફ ડિફેન્સની સંશોધન એજન્સી ડીએઆરપીએ દ્વારા ભંડોળ પૂરું પાડવામાં આવ્યું હતું. ઇતિહાસ અને પૃષ્ઠભૂમિ જ્યારે મોબાઇલ રોબોટ્સ 1960ના દાયકાથી અસ્તિત્વમાં હતા, (દા. ત. શેકી), રોબોટ્સ બનાવવાની પ્રગતિ ધીમી હતી જે પોતાની જાતે, બહાર, ઓફ-રોડ, અનિયમિત, અવરોધ-સમૃદ્ધ ભૂપ્રદેશ પર નેવિગેટ કરી શકે. હકીકતમાં પ્રગતિને માપવા માટે કોઈ સ્પષ્ટ મેટ્રિક્સ ન હતા. ડી. એ. આર. પી. એ. પર્સેપ્ટોર કાર્યક્રમ સાથે ઓફ-રોડ ક્ષમતાઓની પાયાની સમજણ ઉભરી આવવા લાગી જેમાં સ્વતંત્ર સંશોધન ટીમોએ બિનઅનુભવી સરકારી પરીક્ષણોમાં રોબોટિક વાહનોને મેદાનમાં ઉતાર્યા હતા જે વ્યાપક અંતરે નિશ્ચિત માર્ગ પર સરેરાશ ઝડપ અને જરૂરી ઓપરેટર હસ્તક્ષેપોની સંખ્યાને માપે છે. આ પરીક્ષણોએ ઓફ-રોડ નેવિગેશનના ભારે પડકારોનો પર્દાફાશ કર્યો હતો. જ્યારે પર્સેપ્ટોર વાહનો સેન્સર અને અલ્ગોરિધમ્સથી સજ્જ હતા જે 21મી સદીની શરૂઆત માટે અત્યાધુનિક હતા, ત્યારે તેમની ધારણા તકનીકની મર્યાદિત શ્રેણીને કારણે તેઓ કુદરતી કુલ-ડી-સૅક્સમાં ફસાઈ ગયા હતા. વધુમાં, પૂર્વ-લિખિત વર્તણૂકો પરની તેમની નિર્ભરતા તેમને અણધાર્યા સંજોગોમાં અનુકૂલન કરવાની મંજૂરી આપતી ન હતી. એકંદરે પરિણામ એ આવ્યું કે ઓછામાં ઓછા અવરોધો સાથે અનિવાર્યપણે ખુલ્લા ભૂપ્રદેશ સિવાય, અથવા ગંદા રસ્તાઓ સાથે, પર્સેપ્ટોર વાહનો અસંખ્ય, વારંવાર ઓપરેટર હસ્તક્ષેપ વિના નેવિગેટ કરવામાં અસમર્થ હતા. એલ. એ. જી. આર. કાર્યક્રમ પર્સેપ્ટોર પરીક્ષણો દ્વારા ખુલ્લા પાડવામાં આવેલા તકનીકી પડકારોને દૂર કરવા માટે પર્સેપ્ટોરમાં શરૂ કરવામાં આવેલી પદ્ધતિ પર નિર્માણ કરવા માટે તૈયાર કરવામાં આવ્યો હતો. એલ. એ. જી. આર. ના લક્ષ્યાંકો એલ. એ. જી. આર. નો મુખ્ય ધ્યેય યુ. જી. વી. ના ઓફ નેવિગેશનમાં પ્રગતિને વેગ આપવાનો હતો. વધારાના, સહક્રિયાત્મક લક્ષ્યાંકોમાં (1) બિનસંરચિત વાતાવરણમાં કાર્યરત સ્વાયત્ત રોબોટ્સ માટે પ્રગતિને માપવા માટે બેન્ચમાર્ક પદ્ધતિ સ્થાપિત કરવી, (2) મશીનની દ્રષ્ટિને આગળ વધારવી અને આમ લાંબા અંતરની ધારણાને સક્ષમ કરવી, અને (3) અગ્રણી યુજીવી સંશોધનમાં યોગદાન આપવા સક્ષમ સંસ્થાઓ અને વ્યક્તિઓની સંખ્યામાં વધારો કરવો. એલ. એ. જી. આર. કાર્યક્રમનું માળખું અને તર્ક એલ. એ. જી. આર. કાર્યક્રમ નવા હાર્ડવેરને બદલે રોબોટની ધારણા અને નિયંત્રણ માટે નવા વિજ્ઞાનના વિકાસ પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરવા માટે રચવામાં આવ્યો હતો. આમ, સમાન, પ્રમાણમાં સરળ રોબોટ્સનો કાફલો બનાવવાનો નિર્ણય લેવામાં આવ્યો હતો જે એલ. એ. જી. આર. સંશોધકોને પૂરા પાડવામાં આવશે, જેઓ સ્પર્ધાત્મક ટીમોના સભ્યો હતા, જે તેમને અલ્ગોરિધમ વિકાસ પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરવા માટે મુક્ત કરશે. દરેક ટીમને પ્રમાણભૂત ડિઝાઇનના બે રોબોટ્સ આપવામાં આવ્યા હતા. તેમણે આ રોબોટ્સ પર નવું સોફ્ટવેર વિકસાવ્યું અને પછી સરકારી પરીક્ષણ ટીમને કોડ મોકલ્યો જેણે પછી વિવિધ પરીક્ષણ અભ્યાસક્રમોમાં સરકારી રોબોટ્સ પર તે કોડનું પરીક્ષણ કર્યું. આ અભ્યાસક્રમો સમગ્ર યુ. એસ. માં સ્થિત હતા અને અગાઉ ટીમો માટે જાણીતા ન હતા. આ રીતે, તમામ ટીમોના કોડનું અનિવાર્યપણે સમાન સંજોગોમાં પરીક્ષણ કરી શકાય છે. પ્રારંભિક શરૂઆતના સમયગાળા પછી, કોડ વિકાસ/પરીક્ષણ ચક્ર દર મહિને લગભગ એક વાર પુનરાવર્તિત કરવામાં આવતું હતું. પ્રમાણભૂત રોબોટ કાર્નેગી મેલોન યુનિવર્સિટી નેશનલ રોબોટિક્સ એન્જિનિયરિંગ સેન્ટર (CMU NREC) ની સત્તાવાર વેબસાઇટ દ્વારા ડિઝાઇન અને બનાવવામાં આવ્યો હતો. વાહનોના કમ્પ્યુટર્સને મોડ્યુલર "બેઝલાઇન" પર્સેપ્શન અને નેવિગેશન સિસ્ટમ સાથે પ્રીલોડ કરવામાં આવ્યા હતા જે અનિવાર્યપણે એ જ સિસ્ટમ હતી જે CMU NREC એ પર્સેપ્ટોર પ્રોગ્રામ માટે બનાવી હતી અને એલએજીઆરની શરૂઆતમાં અત્યાધુનિકનું પ્રતિનિધિત્વ કરતી હોવાનું માનવામાં આવતું હતું. બેઝલાઇન સિસ્ટમની મોડ્યુલર પ્રકૃતિએ સંશોધકોને બેઝલાઇન કોડના ભાગોને તેમના પોતાના મોડ્યુલો સાથે બદલવાની મંજૂરી આપી હતી અને હજુ પણ શરૂઆતથી સંપૂર્ણ નેવિગેશન સિસ્ટમ બનાવ્યા વિના સંપૂર્ણ કાર્યકારી સિસ્ટમ ધરાવે છે. આમ, ઉદાહરણ તરીકે, તેઓ તેમના પોતાના અવરોધ શોધ મોડ્યુલની કામગીરીની તુલના બેઝલાઇન કોડ સાથે કરી શક્યા હતા, જ્યારે બાકીનું બધું સ્થિર રાખ્યું હતું. બેઝલાઇન કોડ એક નિશ્ચિત સંદર્ભ તરીકે પણ કામ કરે છે-કોઈપણ વાતાવરણમાં અને કાર્યક્રમમાં કોઈપણ સમયે, ટીમોના કોડની સરખામણી બેઝલાઇન કોડ સાથે કરી શકાય છે. આ ઝડપી ચક્રએ સરકારી ટીમ અને કલાકારોની ટીમને ઝડપી પ્રતિસાદ આપ્યો અને સરકારી ટીમને એવા પરીક્ષણ અભ્યાસક્રમો તૈયાર કરવાની મંજૂરી આપી કે જે કલાકારોને ચોક્કસ પ્રત્યક્ષીકરણ કાર્યોમાં પડકાર આપે અને જેમની મુશ્કેલી કલાકારોની વર્તમાન ક્ષમતાઓને પડકાર આપે તેવી શક્યતા હતી, પરંતુ તેમાં ડૂબી જવાની શક્યતા નહોતી. ટીમોએ દરેક પરીક્ષણ માટે નવો કોડ રજૂ કરવાની જરૂર નહોતી, પરંતુ સામાન્ય રીતે તે કરતી હતી. આ છૂટ હોવા છતાં, કેટલીક ટીમોએ ઝડપી પરીક્ષણ ચક્રને તેમની લાંબા ગાળાની પ્રગતિ તરફ વિચલિત કરતું જોયું અને પરીક્ષણો વચ્ચે લાંબા અંતરાલને પસંદ કર્યું હોત. બીજા તબક્કામાં આગળ વધવા માટે, દરેક ટીમે બેઝલાઇન કોડમાં ફેરફાર કરવો પડ્યો હતો જેથી સરકારી પરીક્ષણોના પ્રથમ તબક્કાના અંતિમ 3 પરીક્ષણો પર, ટીમના કોડને ચલાવતા રોબોટ્સ મૂળ બેઝલાઇન કોડને ચલાવતા વાહન કરતાં ઓછામાં ઓછા 10 ટકા વધુ ઝડપથી ચાલે. આ બદલે સામાન્ય "ગો/નો ગો" મેટ્રિકની પસંદગી ટીમોને જોખમી, પરંતુ આશાસ્પદ અભિગમો પસંદ કરવાની મંજૂરી આપવા માટે કરવામાં આવી હતી જે કાર્યક્રમના પ્રથમ 18 મહિનામાં સંપૂર્ણ રીતે વિકસિત ન થઈ શકે. તમામ 8 ટીમોએ આ મેટ્રિક હાંસલ કર્યું હતું, જેમાં કેટલીક ટીમોએ પછીના પરીક્ષણોમાં બેઝલાઇનની ગતિ કરતા બમણા સ્કોર કર્યા હતા, જે બીજા તબક્કાનો ઉદ્દેશ હતો. નોંધ કરો કે તબક્કો I ગો/નો ગો મેટ્રિક એવું હતું કે તબક્કો II પર મર્યાદિત સંખ્યામાં સ્લોટ માટે ટીમો એકબીજા સાથે પૂર્ણ થઈ ન હતીઃ આઠથી શૂન્ય સુધીની કોઈપણ સંખ્યામાં ટીમો ગ્રેડ બનાવી શકે છે. DARPA દ્વારા આ વ્યૂહરચના ટીમો વચ્ચે સહકાર અને કોડ શેરિંગને પ્રોત્સાહિત કરવા માટે તૈયાર કરવામાં આવી હતી. એલ. એ. જી. આર. ની આઠ ટીમોને એલ. એ. જી. આર. ના પ્રથમ તબક્કા, પ્રથમ 18 મહિનામાં કલાકારો તરીકે પસંદ કરવામાં આવી હતી. આ ટીમોમાં એપ્લાઇડ પર્સેપ્શન (પ્રિન્સિપલ ઇન્વેસ્ટિગેટર [પી. આઈ.] માર્ક ઓલિસ), જ્યોર્જિયા ટેક (પી. આઈ. ટકર બાલ્ચ), જેટ પ્રોપલ્શન લેબોરેટરી (પી. આઈ. લેરી મેથિઝ), નેટ-સ્કેલ ટેક્નોલોજીસ (પી. આઈ. ઉર્સ મુલર), એન. આઈ. એસ. ટી. (પી. આઈ. જેમ્સ એલ્બસ), સ્ટેનફોર્ડ યુનિવર્સિટી (પી. આઈ. સેબાસ્ટિયન થ્રુન), એસ. આર. આઈ. ઇન્ટરનેશનલ (પી. આઈ. રોબર્ટ બોલ્સ) અને યુનિવર્સિટી ઓફ પેન્સિલવેનિયા (પી. આઈ. ડેનિયલ લી) નો સમાવેશ થાય છે. સ્ટેનફોર્ડ ટીમે પ્રથમ તબક્કાના અંતે DARPA ગ્રાન્ડ ચેલેન્જ પર તેના પ્રયત્નો પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરવા માટે રાજીનામું આપ્યું; તેનું સ્થાન યુનિવર્સિટી ઓફ કોલોરાડો, બોલ્ડર (PI ગ્રેગ ગ્રુડિક) ની ટીમે લીધું હતું. બીજા તબક્કામાં પણ, એન. આઈ. એસ. ટી. ટીમે સ્પર્ધામાં તેની ભાગીદારીને સ્થગિત કરી દીધી હતી અને તેના બદલે દરેક ટીમમાંથી શ્રેષ્ઠ સોફ્ટવેર તત્વોને એક જ સિસ્ટમમાં ભેગા કરવા પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કર્યું હતું. રોજર બોસ્ટેલમેન તે પ્રયાસના પી. આઈ. બન્યા. એલ. એ. જી. આર. વાહન એલ. એ. જી. આર. વાહન, જે સુપરમાર્કેટ શોપિંગ કાર્ટ જેટલું કદ ધરાવતું હતું, તેને નિયંત્રિત કરવા માટે સરળ બનાવવા માટે ડિઝાઇન કરવામાં આવ્યું હતું. (એક સાથી DARPA કાર્યક્રમ, લર્નિંગ લોકોમોશન, જટિલ મોટર નિયંત્રણને સંબોધિત કરે છે.) તે બૅટરી સંચાલિત હતું અને તેમાં આગળના ભાગમાં બે સ્વતંત્ર રીતે સંચાલિત વ્હીલચેર મોટર્સ અને પાછળના ભાગમાં બે કેસ્ટર વ્હીલ્સ હતા. જ્યારે આગળના વ્હીલ્સને એક જ દિશામાં ફેરવવામાં આવતા હતા ત્યારે રોબોટને કાં તો આગળ અથવા પાછળ ચલાવવામાં આવતો હતો. જ્યારે આ વ્હીલ્સને વિરુદ્ધ દિશામાં ચલાવવામાં આવ્યા, ત્યારે રોબોટ વળ્યો. એલ. એ. જી. આર. વાહનની 30,000 ડોલરની કિંમતનો અર્થ એ હતો કે પરંપરાગત રીતે ડી. એ. આર. પી. એ. રોબોટિક્સ કાર્યક્રમોમાં ભાગ લેનારા સંશોધકોના ક્ષેત્રમાં વિસ્તરણ કરતી સંખ્યાબંધ ટીમોમાં કાફલો બનાવી અને વિતરિત કરી શકાય છે. વાહનની લગભગ 3 માઈલ/કલાકની ટોચની ઝડપ અને ~ 100 કિલોગ્રામના પ્રમાણમાં સામાન્ય વજનનો અર્થ એ હતો કે તે માનવરહિત ગ્રાઉન્ડ વાહનોમાં અગાઉના કાર્યક્રમોમાં ઉપયોગમાં લેવાતા વાહનોની તુલનામાં ખૂબ ઓછું સલામતીનું જોખમ ઊભું કરે છે અને આમ દરેક ટીમ માટે તેના રોબોટનું સંચાલન કરવા માટે જરૂરી બજેટમાં વધુ ઘટાડો કરે છે. તેમ છતાં, એલ. એ. જી. આર. વાહનો અત્યાધુનિક મશીનો હતા. તેમના સેન્સર સ્યુટમાં 2 જોડી સ્ટીરિયો કેમેરા, એક એક્સેલરોમીટર, બમ્પર સેન્સર, વ્હીલ એન્કોડર્સ અને જીપીએસનો સમાવેશ થાય છે. વાહનમાં ત્રણ કમ્પ્યુટર્સ પણ હતા જે વપરાશકર્તા-પ્રોગ્રામ કરી શકાય તેવા હતા. વૈજ્ઞાનિક પરિણામો આ કાર્યક્રમનો પાયાનો ભાગ રોબોટ્સમાં શીખી લીધેલા વર્તનનો સમાવેશ કરવાનો હતો. વધુમાં, કાર્યક્રમ લાંબા અંતરના દ્રશ્ય વિશ્લેષણને પૂર્ણ કરવા માટે નિષ્ક્રિય ઓપ્ટિકલ સિસ્ટમનો ઉપયોગ કરે છે. અનસ્ટ્રક્ચર્ડ, ઓફ-રોડ વાતાવરણમાં યુજીવી નેવિગેશનના પરીક્ષણની મુશ્કેલીએ પ્રગતિનું સચોટ, ઉદ્દેશ્ય માપન એક પડકારજનક કાર્ય બનાવ્યું હતું. એલ. એ. જી. આર. માં પ્રદર્શનનું કોઈ ચોક્કસ માપ વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવ્યું ન હતું, પરંતુ આપેલ અભ્યાસક્રમમાં બેસલાઇન કોડ સાથે ટીમના કોડની સંબંધિત સરખામણી દર્શાવે છે કે તે વાતાવરણમાં પ્રગતિ થઈ રહી છે કે કેમ. કાર્યક્રમના સમાપન સુધીમાં, પરીક્ષણ દર્શાવે છે કે ઘણા કલાકારોએ પ્રદર્શનમાં હરણફાળ ભરી હતી. ખાસ કરીને, સરેરાશ સ્વાયત્ત ઝડપ જ્યાં 3 ના પરિબળ દ્વારા વધારો થયો હતો અને ઉપયોગી દ્રશ્ય દ્રષ્ટિ 100 મીટર સુધીની શ્રેણી સુધી વિસ્તૃત કરવામાં આવી હતી. જ્યારે એલ. એ. જી. આર. દ્રશ્ય દ્રષ્ટિની ઉપયોગી શ્રેણીને વિસ્તૃત કરવામાં સફળ રહ્યું હતું, ત્યારે આ મુખ્યત્વે પિક્સેલ અથવા પેચ-આધારિત રંગ અથવા પોત વિશ્લેષણ દ્વારા કરવામાં આવ્યું હતું. ઑબ્જેક્ટ રેકગ્નિશનને સીધું સંબોધવામાં આવ્યું ન હતું. એલ. એ. જી. આર. વાહનમાં ડબલ્યુ. એ. એ. એસ. જી. પી. એસ. હોવા છતાં, તેની સ્થિતિ વાહનની પહોળાઈ સુધી ક્યારેય નક્કી કરવામાં આવી ન હતી, તેથી પ્રણાલીઓ માટે રોબોટ્સ અગાઉ પસાર કરેલા વિસ્તારોના અવરોધ નકશાનો ફરીથી ઉપયોગ કરવો મુશ્કેલ હતો કારણ કે જી. પી. એસ. સતત વહેતો હતો. જો ત્યાં જંગલની છત્ર હોય તો પ્રવાહ ખાસ કરીને ગંભીર હતો. કેટલીક ટીમોએ વિઝ્યુઅલ ઓડોમેટ્રી એલ્ગોરિધમ્સ વિકસાવ્યા હતા જેણે આ પ્રવાહને અનિવાર્યપણે દૂર કર્યો હતો. એલ. એ. જી. આર. નો ધ્યેય કલાકારોની સંખ્યા વધારવાનો અને મોટી સિસ્ટમ એકીકરણની જરૂરિયાતને દૂર કરવાનો પણ હતો જેથી નાની ટીમો દ્વારા બનાવવામાં આવેલી મૂલ્યવાન તકનીકી નગેટ્સને ઓળખી શકાય અને પછી મોટા સમુદાય દ્વારા તેને અપનાવી શકાય. કેટલીક ટીમોએ માનવ શિક્ષક સાથે શીખવા માટે ઝડપી પદ્ધતિઓ વિકસાવીઃ માનવ રેડિયો નિયંત્રણ (આર. સી.) રોબોટને સંચાલિત કરી શકે છે અને "સલામત" અને "બિન-સલામત" ક્ષેત્રોને સ્પષ્ટ કરતા સંકેતો આપી શકે છે અને રોબોટ ઝડપથી એ જ નીતિ સાથે અનુકૂલન કરી શકે છે અને નેવિગેટ કરી શકે છે. આ ત્યારે દર્શાવવામાં આવ્યું હતું જ્યારે રોબોટને ઝાડીઓ ટાળતી વખતે મૃત નીંદણ પર વાહન ચલાવવામાં આક્રમક બનવાનું શીખવવામાં આવ્યું હતું અથવા વૈકલ્પિક રીતે ડરપોક બનવાનું અને માત્ર કાપેલા રસ્તાઓ પર વાહન ચલાવવાનું શીખવવામાં આવ્યું હતું. એલએજીઆરનું સંચાલન ડીએઆરપીએ માનવરહિત ગ્રાઉન્ડ કોમ્બેટ વ્હીકલ-પર્સેપ્ટર ઇન્ટિગ્રેશન પ્રોગ્રામ (યુપીઆઈ) સીએમયુ એનઆરઇસી યુપીઆઈ વેબસાઇટ સાથે મળીને કરવામાં આવ્યું હતું. યુપીઆઈએ અત્યંત ગતિશીલતાના વાહન સાથે અદ્યતન ધારણાને જોડ્યું. શ્રેષ્ઠ સ્ટીરિયો અલ્ગોરિધમ્સ અને એલ. એ. જી. આર. માંથી વિઝ્યુઅલ ઓડોમેટ્રીને યુપીઆઈમાં મૂકવામાં આવ્યા હતા. આ ઉપરાંત એલ. એ. જી. આર. પી. આઈ. અને યુ. પી. આઈ. ટીમ વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓના પરિણામે યુ. પી. આઈ. "ક્રશર" રોબોટ્સની કામગીરીમાં પરિણામી સુધારણા સાથે યુ. પી. આઈ. કોડબેઝમાં અનુકૂલનશીલ તકનીકનો સમાવેશ કરવામાં આવ્યો હતો. પ્રોગ્રામ મેનેજમેન્ટ એલ. એ. જી. આર. નું સંચાલન ડી. એ. આર. પી. એ. ઇન્ફોર્મેશન પ્રોસેસિંગ ટેકનોલોજી ઓફિસ હેઠળ કરવામાં આવ્યું હતું. લેરી જેકલે આ કાર્યક્રમની કલ્પના કરી હતી અને 2004 થી 2007 સુધી કાર્યક્રમ વ્યવસ્થાપક હતા. એરિક ક્રોટકોવ, માઈકલ પર્શબેકર અને જેમ્સ પીપિને એલએજીઆરની વિભાવના અને વ્યવસ્થાપનમાં યોગદાન આપ્યું હતું. ચાર્લ્સ સુલિવાનએ એલ. એ. જી. આર. પરીક્ષણમાં મુખ્ય ભૂમિકા ભજવી હતી. ટોમ વેગનર 2007ના મધ્યથી 2008ની શરૂઆતમાં કાર્યક્રમના સમાપન સુધી કાર્યક્રમ વ્યવસ્થાપક હતા. સંદર્ભો કોમ્પ્યુટર વિઝન એપ્લાઇડ મશીન લર્નિંગની એપ્લિકેશનો માનવરહિત ગ્રાઉન્ડ વાહનો