While the capabilities of autonomous systems have been steadily improving in recent years, these systems still struggle to rapidly explore previously unknown environments without the aid of GPS-assisted navigation. The DARPA Subterranean (SubT) Challenge aimed to fast track the development of autonomous exploration systems by evaluating their performance in real-world underground search-and-rescue scenarios. Subterranean environments present a plethora of challenges for robotic systems, such as limited communications, complex topology, visually-degraded sensing, and harsh terrain. The presented solution enables long-term autonomy with minimal human supervision by combining a powerful and independent single-agent autonomy stack, with higher level mission management operating over a flexible mesh network. The autonomy suite deployed on quadruped and wheeled robots was fully independent, freeing the human supervision to loosely supervise the mission and make high-impact strategic decisions. We also discuss lessons learned from fielding our system at the SubT Final Event, relating to vehicle versatility, system adaptability, and re-configurable communications.
translated by 谷歌翻译
本文通过讨论参加了为期三年的SubT竞赛的六支球队的不同大满贯策略和成果，报道了地下大满贯的现状。特别是，本文有四个主要目标。首先，我们审查团队采用的算法，架构和系统；特别重点是以激光雷达以激光雷达为中心的SLAM解决方案（几乎所有竞争中所有团队的首选方法），异质的多机器人操作（包括空中机器人和地面机器人）和现实世界的地下操作（从存在需要处理严格的计算约束的晦涩之处）。我们不会回避讨论不同SubT SLAM系统背后的肮脏细节，这些系统通常会从技术论文中省略。其次，我们通过强调当前的SLAM系统的可能性以及我们认为与一些良好的系统工程有关的范围来讨论该领域的成熟度。第三，我们概述了我们认为是基本的开放问题，这些问题可能需要进一步的研究才能突破。最后，我们提供了在SubT挑战和相关工作期间生产的开源SLAM实现和数据集的列表，并构成了研究人员和从业人员的有用资源。
translated by 谷歌翻译
虽然当前用于自动驾驶机器人导航的系统可以在静态环境中产生安全有效的运动计划，但当多个机器人必须在狭窄的空间中一起导航时，它们通常会产生次优行为。例如，当两个机器人在狭窄的走廊上相遇时，他们可以转身找到替代路线，或者相互碰撞。本文提出了一种新的导航方法，该方法允许两个机器人在狭窄的走廊中相互通过，而无需碰撞，停止或等待。我们的方法是走廊传递（PHHP）的感知幻觉，学会了合成产生虚拟障碍（即感知幻觉），以促进多个机器人在狭窄的走廊中使用，这些机器人利用原本标准的自主导航系统。与多个基线相比，我们对各种走廊中物理机器人的实验表现出改善的性能。
translated by 谷歌翻译
任何稀疏编码方法的最终目标是从几个嘈杂的线性测量值（一个未知的稀疏向量）中准确恢复。不幸的是，这个估计问题通常是NP-HARD，因此始终采用近似方法（例如Lasso或正交匹配的追踪）来接近它，从而使准确性以较小的计算复杂性进行了交易。在本文中，我们为稀疏编码开发了一种量子启发的算法，前提是，与经典近似方法相比，量子计算机和ISING机器的出现可能会导致更准确的估计。为此，我们将最一般的稀疏编码问题作为二次不受约束的二进制优化（QUBO）任务提出，可以使用量子技术有效地最小化。为了在旋转数量（空间复杂性）方面也有效地得出QUBO模型，我们将分析分为三种不同的情况。这些由表达基础稀疏向量所需的位数来定义：二进制，2位和一般的定点表示。我们使用有关Lightsolver量子启发的数字平台的模拟数据进行数值实验，以验证我们的QUBO公式的正确性，并证明其优于基线方法的优势。
translated by 谷歌翻译
深厚的增强学习（DRL）在各种机器人应用中取得了突破性的成功。自然的结果是采用这种范式来进行关键的任务，其中可以涉及人类安全和昂贵的硬件。在这种情况下，至关重要的是优化基于DRL的代理的性能，同时提供其行为的保证。本文提出了一种新型技术，用于将域专家知识纳入受约束的DRL训练环中。我们的技术利用了基于方案的编程范式，该范式旨在以简单而直观的方式指定此类知识。我们验证了有关流行的机器人地图导航问题，模拟和实际平台的方法。我们的实验表明，使用我们的方法利用专家知识极大地提高了代理的安全性和性能。
translated by 谷歌翻译
现代机器学习技术的黑盒本质激发了对解释性的实用和道德需求。功能重要性旨在通过将分数分配给特征来满足这种需求，以便人类可以理解他们对预测的影响。特征重要性可用于解释不同设置下的预测：整个样本空间或特定实例；模型行为或数据本身的依赖性。但是，在迄今为止，在大多数情况下，这些设置中的每一种都是孤立研究的。我们试图通过定义一小部分所需属性来开发声音功能重要性得分框架。令人惊讶的是，我们证明了不一致的定理，表明预期属性不能同时存在。为了克服这一困难，我们提出了将特征空间重新分配为可分离集的新颖概念。这样的集合被构造成包含相对于目标变量具有间独立性的特征。我们表明，存在一个独特的最大分区，可分开的集合。此外，将得分分配给可分离集，而不是单个功能，可以统一特征重要性得分的结果，并消灭我们证明的不一致之处。
translated by 谷歌翻译
在过去的几年中，世界已转向多核和多核共享内存体系结构。结果，通过将共享内存并行化方案引入软件应用程序，越来越需要利用这些体系结构。 OpenMP是实现此类方案的最全面的API，其特征是可读接口。然而，由于平行共享内存的管理中普遍存在的陷阱，将OpenMP引入代码很具有挑战性。为了促进此任务的性能，多年来创建了许多源代码（S2S）编译器，任务是将OpenMP指令自动插入代码。除了对输入格式的鲁棒性有限外，这些编译器仍然无法在定位可行的代码和生成适当指令时获得令人满意的覆盖范围和精确度。在这项工作中，我们建议利用ML技术的最新进展，特别是自然语言处理（NLP），以完全替换S2S编译器。我们创建一个数据库（语料库），专门用于此目标。 Open-Opm包含28,000多个代码片段，其中一半包含OpenMP指令，而另一半根本不需要并行化。我们使用语料库来培训系统来自动对需要并行化的代码段进行分类，并建议单个OpenMP条款。我们为这些任务培训了几个名为Bragformer的变压器模型，并表明它们的表现优于统计训练的基线和自动S2S并行化编译器，这既可以分类OpenMP指令的总体需求，又要介绍私人和还原条款。我们的源代码和数据库可在以下网址获得：https：//github.com/scientific-computing-lab-nrcn/pragformer。
translated by 谷歌翻译
交通拥堵是现代城市环境中的主要挑战。自动驾驶汽车和自动化车辆（AV）的行业范围内开发激发了AVS如何促进拥塞减少的问题。过去的研究表明，在小规模的混合交通情况下，AVS和人类驱动的车辆，执行受控多种驾驶政策的AVS的一小部分可以减轻拥堵。在本文中，我们扩展了现有方法，并在更复杂的情况下为AVS制定新的多种驾驶政策。首先，我们表明过去研究使用的拥堵指标是可以在开放的道路网络场景中操纵的，在该场景中，车辆动态加入并离开道路。然后，我们建议使用一个不同的指标来操纵并反映开放的网络流量效率。接下来，我们提出一种模块化转移增强学习方法，并使用它来扩展多种驾驶政策，以超越类似人类的流量和模拟现实情况下的现有方法，这是一个比过去的场景大的数量级（数百次而不是过去的情况（而不是）数十个车辆）。此外，我们的模块化转移学习方法通过将其数据收集集中在网络中的关键位置上，从而节省了我们实验中80％的培训时间。最后，我们首次展示了一项分布式的多重政策，从而改善了人类驱动流量的拥堵。分布式方法更现实和实用，因为它仅依赖于现有的感应和驱动功能，并且不需要添加新的通信基础架构。
translated by 谷歌翻译
拼图解决问题，从一组非重叠的无序视觉碎片构建一个连贯的整体，是许多应用的基础，然而，过去二十年的大部分文献都集中在较不太现实的谜题上正方形。在这里，我们正规化一种新型的拼图拼图，其中碎片是通过用任意数量的直切割的全局多边形/图像切割而产生的一般凸多边形，这是由庆祝的懒人辅助er序列的产生模型。我们分析了这种难题的理论特性，包括在碎片被几何噪声被污染时解决它们的固有挑战。为了应对此类困难并获得易行的解决方案，我们摘要作为一种具有分层循环约束和分层重建过程的多体弹簧质量动态系统的问题。我们定义了评估指标，并在普通植物和图案谜题上呈现实验结果，以表明它们是完全自动溶解的。
translated by 谷歌翻译