Всяка година спасителите търсят десетки хиляди изчезнали хора в дивата природа. От градовете нашата технологична мощ изглежда толкова огромна, че може да се справи с всяка задача. Мислим си, взимаме десет дрона, слагаме на всеки камера и термовизор, добавяме невронна мрежа и всичко — ще намерим когото и да е за 15 минути. Но всъщност не е така.
Все още технологиите се сблъскват с много ограничения, а спасителните отряди прочесват огромни площи с хиляди доброволци.
Миналата година благотворителният фонд „Система“ стартира проект „Одисея“, за да намери нови технологии за търсене на хора. В него участваха стотици инженери и конструктори. Но дори технично подготвените и опитни хора понякога не подозираха колко непроходим е горският масив за технологиите.
През 2013 година в село Синск в Якутия изчезнаха две малки момичета — Алина Иванова и Аяна Винокурова. За тяхното търсене бяха мобилизирани колосални сили: организираха сто доброволци, екипи от спасители, водолази, безпилотни летателни апарати с термовизори. Снимките от хеликоптерите бяха качени онлайн, за да могат всички да ги гледат в интернет. Но усилията не бяха достатъчни. Какво се е случило с момичетата остава неизвестно и до днес.
Якутия е огромна. Ако беше държава, щеше да влезе в десетката на най-големите по площ. Но на гигантската територия живеят по-малко от милион души. В такава безкрайна и безлюдна тайга Николай Находкин работеше 12 години в Спасителната служба на Якутия, от които 9 като ръководител. Когато условията са изключително трудни, а ресурсите оскъдни, се налага да се изобретяват нови методи за търсене на хора. И както казва Николай, идеите не идват от добри дни.
Николай Находкин
От 2010 година Спасителната служба на Якутия използва безпилотници. Това е отделна организация от МЧС на Русия, финансирана от самата република. Там няма толкова строги регламенти за оборудването, така че в МЧС безпилотниците започнаха да се прилагат значително по-късно. Съществува и научна група към службата, в която инженери-ентусиасти работят по разработването на приложни технологии за спасителите.
„Съществуващите методи за търсене, които се използват от МЧС, спасителни служби и различни силови структури — не са се променяли от 30-те години. Следопитът следва следата, а кучето помага да не се отклонява“, разказва Александър Аитов, който е ръководил научната група. „Ако човекът не бъде намерен, в Якутия цяла село, две, три се събират. Всички обединяват усилия и прочесват горите. За търсенето на жив човек всеки час е важен, а времето минава бързо. Винаги е недостатъчно. Когато се случи трагедията в Синск, бяха ангажирани много хора и техника, но без резултат. Подобни ситуации се случват и при търсене в безлюдната тайга. За да се поправи това, дойде идеята да не се възприема изчезналият като пасивен участник, а да се използва собственото му желание да оцелее и активната жажда за живот.“
Спасителите-инженери решиха да съберат спасителни свето-звукови маяци — доста големи, но леки устройства, които издават силен звук и светят дълго време, привличайки вниманието както през деня, така и през нощта. Загубилият се човек, стигайки до тях, ще намери вода, галети и кибрит — а наред с това и инструкции да остане на място и да чака спасителите.
Тези маяци са разположени на разстояние от три километра един от друг и обграждат приблизителната зона на търсене на изчезналия. Те издават нисък звук, като при ръмжене на кола — защото високите честоти много по-лошо се разпространяват в гората. Често спасените са смятали, че отиват на звука на пътя или на събираща се туристическа група.
Маяците бяха невероятно прости. Научната група вече не за първи път внедрява елементарни, но гениални решения.
„Там, например, беше разработен плаващ костюм за спасители. Панталоните и якето изглеждат като обикновена специализирана одежда, но във водата те поддържат човека на повърхността. За да бъда напълно утилитарен, костюмът е двуслоен. Вътре са вшити гранули от полиуретанова пяна. Има разработка за гмуркане на водолаз при ниски температури. При разширение на компресирания въздух на студа клапаните покриват с лед, и човекът се задушава. Няколко института не можеха да измислят какво да правят с това — разработваха специални материи, създаваха електрообогрев, внедряваха различни модерни подходи.
Нашите момчета решиха проблема за 500 рубли. Студеният въздух, който идва от балона (а под вода отиват и при -57), те пропускаха през змеевик, минал през китайска термоска. Въздухът се загрява, хората отиват под вода и могат да работят там.
Но маяците бяха твърде прости, много полезни функции им липсваха. По време на спасителни операции, спасителят редовно трябваше да тича огромни разстояния, за да провери всеки маяк. Ако има десет маяка – значи спасителят трябва да премине 30 км през тайгата на всеки 3-4 часа.
През 2018 година благотворителният фонд „Система“ стартира проекта „Одисея“ – конкурс за отбори, които с помощта на нови технологии ще се опитат да намерят най-новите начини за спасяване на изчезнали хора в дивата природа. Николай Находкин и Александър Аитов с приятели решиха да участват – нарекоха отбора си „Находка“ и донесоха своето най-просто устройство, за да го усъвършенстват в състезанието с другите.
Според данни на МВР през 2017 година в Русия са изчезнали почти 84 хиляди души, а половината от тях не са намерени. Всеки изчезнал средно се е търсил от сто души. Затова мисията на конкурса „Одисея“ стана „да създаде технологии, които да помогнат да се намират изчезнали хора в гората без източник на комуникация. Това могат да бъдат устройства, сензори, дронове, нови средства за свързване и всичко, на което само може да се роди вашето въображение.“
„От неочевидни решения – или фантазийни – може да се нарече дирижабъл, оборудван с система за биорадарно наблюдение. Но отборът нямаше прототип и се ограничиха само с презентация на идеята си,“ разказва експертът на конкурса Максим Чижов.
Друг отбор реши да използва сеизмометър – устройство, което сред вибрациите на земята може да разпознае човешки стъпки и да покаже посоката, от която идват. С помощта на прототипа дори успяха да намерят статист, който изобразяваше „изгубен“ (както мило ги нарекоха участниците), но отборът не напредна далеч в конкурса.
Към юни 2019 г. след няколко тренировъчни изпитания в горите на Ленинградска, Московска и Калужка области 19 най-добри отбора достигнаха полуфинала. Пред тях бе поставена задачата — за по-малко от 2 часа да намерят двама статисти на площ от 4 квадратни километра. Единият се движеше из гората, а другият лежеше на едно място. Всеки отбор имаше две възможности за търсене на човека.
„Сред полуфиналистите един отбор искаше да създаде рой дронове, който да лети под короните на дърветата, управляван от изкуствен интелект, определяйки посоката на движение, обволявайки стволовете и избягвайки клонките. Използвайки ИИ, той щеше да анализира околната среда и да идентифицира човека.
Но това решение все още е доста далеч от реализиране в работещ вид. Мисля, че ще са необходими около година, за да заработи поне в тестови условия“, разказва Максим Чижов.
Близка до успеха бе екипът „ALB-поиск“. Те имаха на борда говорител, който се свързваше с радиото, микрофон, който можеше да слуша околното пространство, камера и компютър с ИИ и обучена невронна мрежа, която обработваше снимки от камерата в реално време, където можеше да се появи човек.
„Операторът можеше да анализира не хиляди снимки, което физически е невъзможно, а десетки или дори единици, и след това да вземе решение: да промени маршрута на дрона, нужен ли е допълнителен дрон за разузнаване или веднага да изпрати оперативна група“.
Но повечето отбори се сблъскаха с подобни проблеми — технологиите не се оказаха пригодени за условията на истинска гора.
Компютърното зрение, на което разчитаха много, работеше при изпитания в паркове и редки гори — но се оказа безполезно в гъстата гора.
Термовизори, на които разчиташе около една трета от отборите, също бяха неефективни. През лятото — а точно тогава изчезват най-много хора — листата се нагряват толкова, че се превръщат в едно непрекъснато горещо пятно. По-лесно е да се проведе търсене в кратък период през нощта, но все пак термалните пятна са много — нагрети пънове, животни и много други. За верификация на подозрителни места камерата би била полезна, но през нощта тя съвсем не е полезна.
Освен това, оказа се, че термовизорите са трудни за набавяне. "За съжаление, поради ограниченията, наложени от ЕС и други страни, добри термовизори не са налични в Русия", разказа Алексей Гришаев от екипа "Вершина", който разчиташе именно на тази технология.
"Наличните на пазара термовизори имат цифрово изходно устройство с честота 5-6 кадъра в секунда и допълнителен аналогов видеовыход с висока честота, но с ниско качество на изображението. В крайна сметка намерихме много добър китайски термовизор. Може да се каже, че имахме късмет - в Москва имаше само един такъв. Но той предаваше картината на малък монитор, където нищо не се виждаше.
Повечето от отборите използваха именно видеовхода. Нашият екип успя да подобри модела и да получи качествено цифрово изображение с честота 30 кадъра в секунда. Получи се термовизор на много сериозно ниво. По-добри вероятно са само военните модели."
Но дори и тези проблеми са само начало. За времето, през което БПЛА летеше над зоната на търсене, камерите и термовизорите заснеха десетки хиляди снимки. Прехвърлянето им на точка в движение беше невъзможно - нямаше интернет, нито мобилна връзка над гората. Затова безпилотникът се връщаше на точка, от носителите му се сваляха записите, като за това се налагаше да се отделят не по-малко от половин час, а в крайна сметка получаваха такова количество материал, че физически не можеха да го прегледат и за часове. В тази ситуация екипът "Вершина" използваше специален алгоритъм, който открояваше снимките, където бяха установени топлинни аномалии. Това съкращаваше времето за обработка на данните.
"Видяхме, че не всички отбори, които се явиха на квалификационните изпити, разбираха какво представлява гората. Как радиосигналът се разпространява по различен начин в гората и бързо губи сила", заяви на пресконференция Максим Чижов. "Бяхме свидетели и на учудването на отборите, когато връзката изчезваше на разстояние от един и половина километра от стартовата точка. За някои бе изненада отсъствието на интернет над гората. Но това е реалността. Това е гората, в която хората изчезват."
Технологията на база светлозвукови маяци се представи добре. На финал стигнаха четири отбора, три от които се опираха именно на това решение. Сред тях е и "Находка" от Якутия.
Когато видяхме тези джунгли в Подмосковието, веднага разбрахме, че с дронове там няма какво да се прави. Всеки инструмент е нужен за своята задача, а те са добри за наблюдение на големи открити пространства, казва Александър Аитов.
До полуфинала в отбора имаше само трима души, които минаха пешком през гората и поставиха маяци в зоната за търсене. Докато много други решаваха инженерни задачи, Находка работеше като спасители. Трябва да се прилага не аграрна психология, при която просто покриваш площ. Трябва да се държиш като спасител, да се поставиш на мястото на изчезналия, да наблюдаваш вероятното направление, в което той може да отиде, по какви пътеки.
Но и маяците на «Находки» вече не бяха толкова прости, колкото преди години в Якутия. С помощта на грантове от «Системата» инженерите на отбора разработиха технология за радиовръзка. Сега, когато човек намери маяка, натиска бутона и спасителите получават сигнал и знаят точно при кой маяк изчезналият ще ги чака. Дронът не е нужен за търсене, а за да издигне ретранслатор на радиосигнала и да увеличи радиуса на предаване на сигнала за активация от маяците.
Още два отбора разработиха на базата на звукови маяци цели търсителски комплекси. Например, отборът на ММS Rescue създаде мрежа от преносими маяци, където всеки маяк е ретранслатор, което позволява да се предава сигнал за неговата активация дори при отсъствие на пряка радиовръзка с командния център.
Имаме група ентусиасти, които поеха подобна задача за първи път, казват те. Занимавахме се с други отрасли — техника, ИТ, имаме специалисти от космическата област. Събрахме се, проведохме мозъчна атака и решихме да направим такова решение. Основните критерии бяха ниска себестойност и простота на използване. За да могат хората без обучение да вземат и прилагат.
Друг отбор — «Стратонови» — с помощта на подобно решение успя да намери статиста по-бързо от всички. Те разработиха специално приложение, което проследяваше както положението на дрона, така и местоположенията на маяците, и положението на всички спасители. Дронът, който доставяше маяците, също служеше като ретранслатор за цялата система, за да не се изгуби сигналът от маяците в гората.
„Не беше лесно. В един от дните се промокнахме доста. Два наши човека отидоха в гората през гъсталака и разбраха, че това не е просто пикник. Но уморени и доволни се върнаха — все пак намерихме човека в двата опита за 45 минути“, разказва Станислав Юрченко от „Стратонавтите“.
„Изнесохме с помощта на дронове маяци в централната част на зоната, за да осигурим максимално покритие. При един полет дронът може да пренесе един маяк. Това отнема време — но е по-бързо от човек. Използвахме малки компактни дронове DJI Mavic — един маяк е с размера му. Това е максимумът, който може да носи, но е бюджетно. Разбира се, искаше ни се да намерим напълно автономно решение. С ИИ, за да може дронът да сканира гората и да определя точките за хвърляне. В момента имаме оператор, а на километър, ако не се използват допълнителни устройства — връзката прекъсва. Затова в следващия етап ще измислим нещо“.
Но нито един отбор не намери бездвижния човек, а най-важното — така и не измисли как да го направи. Теоретично, шансовете да го намерят остават само за отбора „Вершина“, който въпреки всички трудности успя да намери човека и да стигне до финала с помощта на термална камера.
„Първоначално имахме идея да използваме два безпилотника самолетен тип“, разказва Алексей Гришаев от „Вершина“, „Разработвахме ги за определяне на състава на атмосферния въздух и все още имаме задача да направим всепогоден БПЛА. Решихме да ги опитаме и в този конкурс. Скоростта на всеки от 90 до 260 км/ч. Голямата скорост и уникалните аеродинамични характеристики на БПЛА осигуряват възможност за търсене при всякакви метеорологични условия и позволяват бързо сканиране на зададената зона.“
Предимството на такива апарати е, че не падат, когато двигателят спре, а продължават да плават и кацат с парашут. Недостатъкът е, че не са толкова маневрени, колкото квадрокоптерите.
На основния безпилотник «Вершини» е поставен дообработен термовизор и фотокамера с висока резолюция, докато на втория е само фотокамера. На борда на основния БПЛА се намира микрокомпютър, който с помощта на разработения софтуер самостоятелно открива термални аномалии и изпраща техните координати с детално изображение от двете камери. «Така не ни се налага да преглеждаме целия материал на живо, а това, за справка, е около 12 000 снимки на час полет.»
Но технологията на самолета е създадена наскоро и все още имаше много проблеми — със системата за стартиране, с парашута, с автопилота. «Побояхме се да го вземем на тестове — той можеше просто да падне. Искахме да избегнем технически затруднения. Затова избрахме класическо решение — DJI Matrice 600 Pro».
Въпреки всички трудности, поради които много се отказаха от камери и термовизори, Вершини успя да намери статист. Това изискваше много работа, първо с термовизора, а второ с самите методи на търсене.
През последните три месеца екипът тестваше технология, която позволи на термовизора да преглежда земята между короните. «Имаше малко късмет, защото маршрутът на статистите минаваше през такива гори, че никой термовизор няма да види нищо. И ако човек се е уморил и е седнал някъде под ела — да го намерим ще е нереално.
От самото начало се отказахме от пълно обследване на гората с нашите БПЛА. Вместо това решихме да търсим човек, летейки над просеките, поляни и открити участъци. Пристигнах на мястото предварително, за да изуча терена и, използвайки всички налични онлайн карти, начертах маршрути за БПЛА само над местата, където теоретично може да бъде видян човек».
Според Алексей, употребата на няколко дрона в комбинирано действие е много скъпо (един носител с техническо решение за търсене на борда струва над 2 млн. рубли), но в крайна сметка ще се наложи. Той смята, че това дава шанс да се открие неподвижен статист. «Първоначално искахме да търсим именно легнал човек. Нам ни се струваше, че подвижния така или иначе ще намерим. А екипите с маяци — търсеха само движещия се».
Попитах се на Александър Аитов от екипа "Находка" — не им ли се струва, че всички вече са погребали статичния човек? Наистина ли маяците са безполезни за него?
Той се замисли. Струваше ми се, че всички останали екипи говореха с усмивки и искри в очите си за решаването на инженерни задачи. Хлапетата от ММS Rescue се пошегуваха, че сброшеният маяк може да падне направо върху лежащия човек. "Стратонавтите" признаха, че това е най-трудната суперзадача, за която засега няма идеи. А спасителят от "Находка" заговори, изглеждаше ми, със смес от тъга и надежда:
— В тайгата изчезна момиче, на три и половина години. Тя прекара там дванадесет дни, като търсенето продължи десет дни с много хора. Когато я намериха, тя лежеше в тревата, практически не я беше видно. Намериха я само чрез пречесаване.
Ако беше имало поставени маяци… на три и половина години детето вече е достатъчно съзнателно. И е възможно, тя да е отишла до него и да е натиснала бутона. Мисля, че част от животите щяха да бъдат спасени.
— А я спасиха?
— Да, нея.
През есента четирите останали екипа ще отидат в област Вологда, и задачата пред тях ще бъде многократно по-сложна — да намерят човек в радиус от 10 километра. Тоест на площ над 300 квадратни километра. При условия, при които дронът има половин час полет, зрението се разбива об острите корони, а връзката изчезва вече след километър. Както казва Максим Чижов, засега нито един прототип не е готов за такива условия, макар че вярва, че шансовете са налични за всички. Григорий Сергеев, председател на спасителния отряд "Лиза Алерт", добавя:
"Днес сме готови да използваме няколко технологии от тези, които видяхме, и това ще бъде ефективно. И призовавам всички участници и неучастници – момчета, тествайте технологиите! Елате при нас на търсене! И тогава никой няма да бъде изненадан, че гората не е прозрачна за радиосигнала, а термалните камери не виждат през короните. Мечтата ми – с по-малко усилия да намираме повече хора."
Източник: habr.com
