Cómo un piloto de Red Bull Air Race busca resolver futuros retos con navegación robótica

Las Vegas – Kirby Chambliss, piloto de Red Bull Air Race se encuentra frente a la pantalla de una laptop con dos ingenieros de Microsoft Research, para dar un vistazo a una serie de líneas azules ilegibles trazadas sobre un mapa tridimensional de la ruta de la carrera.

Las líneas han sido dibujadas por el avión de Chambliss, a través de tecnología que puede rastrear la ruta exacta que tomó a través de una serie de carrera de entrenamiento en la pista aérea en Las Vegas Motor Speedway.

Al final, la carrera, que dura menos de un minuto se reduce a la habilidad de Chambliss de tomar decisiones de medio segundo mientras va a más de 200 millas por hora (321 km/h aproximadamente) sentado en una diminuta cabina, en ocasiones de cabeza.

Pero esta temporada, su talento humano como piloto ha sido incrementado por la información técnica de valor de los investigadores de Microsoft. Durante meses, el equipo de investigación ha atravesado el globo con Chambliss y utilizado teoría de control, robótica, aprendizaje de máquina y planeación de ruta para ayudar al piloto a descubrir la ruta más eficiente a través de trayectorias de alta velocidad y baja altitud.

El sofisticado análisis de datos busca recortar de una décima a una centésima de segundo el tiempo de Chambliss en cualquier vuelta, porque este es el tipo de competencia que puede ser ganada o perdida de manera literal en el parpadeo de un ojo.

“Quitas dos décimas de segundo aquí y dos décimas de segundo allá, y luego ganas”, comentó Chambliss.

Para los investigadores de Microsoft, el trabajo también es jugar un papel significativo en su amplia investigación en inteligencia artificial y robótica.

Ashish Kapoor, investigador senior de Microsoft que encabezó la colaboración con Chambliss, comentó que los retos que enfrenta el piloto en asegurarse que su avión vuele a través de estrechas torres de carrera sin tocar ningún borde es similar a lo que un robot podría enfrentar al tratar de navegar terrenos impredecibles de manera segura y eficiente.

Como parte de este proyecto, Kapoor y su equipo han creado una suite de algoritmos y técnicas que podrían ser utilizados para ayudar a los robots y drones con esos retos de navegación. Por ahora, todavía se trata de un proyecto de investigación, pero Kapoor comentó que se trata de un paso hacia las herramientas que podrían ser utilizadas en escenarios del mundo real.

Dos torres y un giro complicado

Aquí en Las Vegas, los investigadores están enfocados en hacer que Chambliss llegue a la carrera final de la temporada de Red Bull de la manera más rápida y eficiente.

Es el viernes antes de la carrera – día de entrenamiento para los pilotos – y parece que todo mundo está más que enfocado en una vuelta, que requiere que los pilotos pasen a través de dos torres y de inmediato hagan lo necesario para completar una vuelta en “U” para acelerar hacia las últimas maniobras de la ruta.

Se trata de una vuelta compleja bajo la mejor de las circunstancias, pero en este caso los pilotos también tienen que dar la vuelta bastante cerrada para evitar la directiva de la Administración Federal de Aviación (FDA, por sus siglas en inglés) de no pasar muy cerca de un camino activo que va en paralelo a esa parte de la pista de carreras.

Team Chambliss llegó preparado a la Carrera, con simulaciones hechas por el equipo de Microsoft Research que muestran al piloto cuál podría ser la ruta óptima de vuelo a través de la ruta de carrera.

Ahora los dos ingenieros de Microsoft – Rick Rogahn y Michael Zyskowski – están en el hangar y muestran a Chambliss la ruta que tomó durante algunas carreras previas de entrenamiento, cuando fuertes vientos y un clima inestable parecieron molestar a los pilotos.

Después de analizar su desempeño y compararlo con el de los otros pilotos en la carrera, Chambliss decide probar una ruta poco ortodoxa a través de las torres y acercarse un poco en diagonal para hacer una rápida maniobra en horizontal justo después de la vuelta. El enfoque es arriesgado ya que si llega un viento cruzado, podría lanzarlo directo a las torres.

Es un movimiento que se ve raro pero ayudará a mover a Chambliss al frente del pelotón en la última vuelta de entrenamiento el sábado. Pero, será emulada de manera rápida de alguna forma por muchos pilotos en la pista durante la primera carrera de clasificación.

Chambliss termina la ronda clasificatoria en el séptimo lugar. El equipo está contento con su desempeño y siente que la investigación le ha ayudado un poco.

Pero todo mundo está nervioso el día de la carrera. El pronóstico del clima es incierto y los patrones del viento cambian de manera rápida y eso hará difícil predecir cómo enfrentar la ruta de mejor manera hasta que el piloto se encuentre en el aire.

Software y hardware

Aunque trabajan para mejorar el desempeño de Chambliss en cada carrera de la temporada, tanto los investigadores como el equipo esperan que los datos que han reunido tengan la mejor recompensa la siguiente temporada. Ahí es cuando ellos dicen que podrán aplicar lo que han aprendido para realizar los mayores cambios que podrían impulsar a Chambliss hacia arriba en la tabla de posiciones.

“Esta es una gran mejora, pero sólo es el inicio”, comentó Jason Resop, jefe técnico de Chambliss.

Sin embargo, el análisis de datos ya ha llevado al equipo a hacer algunos cambios significativos, más allá de cómo aborda Chambliss cada día de competencia. Después de analizar su desempeño en relación con otros equipos, los investigadores se dieron cuenta que el mismo avión los podría poner en desventaja con respecto a los otros equipos.

Así que colaboraron con investigadores de la Universidad de Kansas para agregar unos pequeños alerones que modificarán las alas para que se levanten en el extremo con la intención de reducir la resistencia al viento. También modificaron el cuerpo del avión para hacerlo más bajo y más aerodinámico.

El día de la carrera

El último día de competencia amanece nublado e incierto.  Conforme termina la primera ronda de eliminatorias, el viento cobra fuerza y gotas de lluvia comienzan a caer. Los pilotos, que el día anterior volaron la ruta con solo algunos problemas, ahora le pegan a las torres y acumulan penalizaciones.

Al final, Chambliss sufre la misma suerte y es sacado de la carrera después de recibir una penalización de dos segundos por no tener las alas niveladas cuando pasó a través de una puerta, lo que no está permitido.

Es un frustrante final para una prometedora carrera, pero el equipo ya ve hacia el final de la temporada, cuando podrán trabajar en el avión y en el análisis que los investigadores han reunido.

“Creo que para el próximo año vamos a estar en una muy buena posición”, mencionó Chambliss.