Tutkimus

Itseohjautuvat autot kisaavat toisiaan vastaan Hervannassa

Mike Salmela
Mike Salmela kehittää ohjelmistoa, jonka avulla auto oppii ajamaan itsenäisesti.
Opiskelijat kehittävät Hervannan kampuksella itseohjautuvia autoja kilpailua varten. Ohjelmoija näyttää autolle mallisuorituksen, minkä jälkeen autot oppivat itsenäisesti yrityksen ja erehdyksen kautta.

Hervannan kampuksen Tietotalon toisesta kerroksesta löytyy pieni autorata. Rata on pystytetty itseohjautuvia pikkuautoja, MonsterBorgeja, varten.

Signaalinkäsittelyn opiskelijat hoitavat ohjelmoinnin, ja lopullinen koe kilpa-ajo käydään ennen vuoden loppua. Mike Salmela on yksi kolmesta opiskelijasta, jotka osallistuvat kilpailuun. Salmela kirjoittaa projektin pohjalta myös kandidaatintutkielman.

– Olemme työskennelleet näiden autojen kanssa nyt kaksi kuukautta. Radalla on ajettu jonkun verran, mutta työ alkoi tietokoneen simulaattorissa, Salmela toteaa.

Tietokonesimulaatio on olennainen osa projektia: autot oppivat simulaatiossa selviytymään radasta yrityksen ja erehdyksen kautta, ja tämä oppi voidaan myöhemmin siirtää oikealle radalle.

Simulaatiossa auto aloittaa matkan radalla tekemällä täysin satunnaisia liikkeitä. Algoritmi palkitsee auton, kun se suoriutuu mutkista aiempaa paremmin. Tämä vahvistettu oppiminen löytyy monien tekoälysovellusten taustalta.

– Simulaatio tallentaa kaikki auton tekemät liikkeet. Hitaasti auto alkaa sitten ymmärtää, mitä sen pitää tehdä. Auto tekee kuitenkin koko ajan satunnaisia liikkeitä. Tämä auttaa sitä oppimaan, kun se saa palautetta liikkeistään, Salmela toteaa.

Auto suunnistaa ainoastaan kameran avulla

Autoissa on vain yksi sensori: etuosaan asennettu pieni kamera. Kuvan avulla auto kykenee seuraamaan radan keskellä kulkevaa keltaista katkoviivaa.

Ensimmäiseksi ohjelmoija näyttää autolla mallisuorituksen. Tämän jälkeen auto alkaa oppia liikkumista itsenäisesti yrityksen ja erehdyksen kautta.

– Itsenäisesti liikkuvan auton oppimista voidaan nopeuttaa kahdella tavalla. Ensimmäinen vaihtoehto on se, että ihminen näyttää sille mallia oikeasta suorituksesta. Toinen vaihtoehto on käyttää tietokonesimulaatioita. Mike on käyttänyt molempia vaihtoehtoja, tutkija Nataliya Strokina sanoo.

Vakaus ennen nopeutta

Salmelan ohjelmointityö on vielä kesken. Lyhyessä demonstraatiossa auto lähti liikkeelle vakaasti mutta eksyi pian radan ulkopuolelle. Löytäessään keltaisen katkoviivan uudestaan auto palasi hetkeksi oikealle ajolinjalle, kunnes se hukkasi suunnan uudestaan.

Tulos olisi luultavasti ollut parempi, mutta tietokoneen muistirajoitteista johtuen käytössä oli varhaisempi ohjelmaversio.

– Tällä hetkellä tavoitteena on lisätä auton vakautta. Tavoitteena on pitää se mahdollisimman lähellä katkoviivaa. Myöhemmin sitten haetaan lisää vauhtia, Salmela kertoo.

 

Teksti: Jaakko Kinnunen
Kuva ja video: Jonne Renvall