Всяка година спасителите търсят десетки хиляди хора, изчезнали в дивата природа. От градовете нашата технологична мощ изглежда толкова огромна, че може да се справи с всяка задача. Например, вземете десет дрона, сложете на всеки камера и термовизионен уред, добавете невронна мрежа и всичко — ще намери когото и да е за 15 минути. Но всъщност не е така.
Все още технологиите се сблъскват с много ограничения, а спасителните отряди обхождат огромни площи с хиляди доброволци.
Миналата година благотворителният фонд „Система“ стартира проекта „Одисея“, за да намери нови технологии за търсене на хора. Участваха стотици инженери и конструктори. Но дори и технически подготвени и опитни хора понякога не подозираха, колко непроходима е гората за технологията.
През 2013 година в село Синск в Якутия изчезнаха две малки момичета — Алина Иванова и Аяна Винокурова. За техните търсения бяха мобилизирани колосални сили: командировани стотици доброволци, екипи спасители, водолази, безпилотници с термовизионни камери. Записите от хеликоптера бяха публикувани в общ достъп, за да могат всички да ги виждат в интернет. Но силите не стигнаха. Какво се е случило с момичетата все още не е известно.
Якутия е огромна. Ако беше държава, щеше да влезе в топ десет на най-големите по площ. Но на тази гигантска територия живеят по-малко от милион души. В такава безкрайна безлюдна тайга Николай Находкин работи 12 години в Службата за спасение на Якутия, от които 9 години на ръководна позиция. Когато условията са крайно тежки, а ресурсите са оскъдни, се налага да се измислят нови методи за търсене на хора. И както казва Николай, идеите не идват от добър живот.
Николай Находкин
От 2010 година Службата за спасение на Якутия използва безпилотници. Това е отделна от МЧС Русия организация, финансирана от самата република. Там няма такива строги регламенти за оборудването, затова безпилотниците в МЧС се използват значително по-късно. Освен това при службата съществува научна група, в която инженерите-ентусиасти разработват приложни технологии за спасители.
«Съществуващите методи за търсене, които използват МЧС, служби за спасяване и различни силови структури, не са се променяли от 30-те години насам. Следоводителят следва следите, кучето помага да не се отклониш от пътя», разказва Александър Аитов, който беше ръководител на научната група. «Ако човекът не бъде намерен, в Якутия се вдига цело село, две, три. Всички се обединяват и прочистват горите. Всяка секунда е важна за търсенето на жив човек, а времето минава бързо-може. Винаги е малко. Когато се случи трагедията в Синск, бяха включени много хора и техника, но без резултат. Подобни ситуации често се случват в търсенето в безлюдната тайга. За да се поправи това, дойде идеята да не се възприема изчезналият като пасивно звено, а да се използва собственото му желание да се спаси и активната му 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 внимание както денем, така и нощем. Загубилият се човек, стигайки до тях, ще намери вода, галет и кибрит — а заедно с това и инструкция да остане на място и да чака спасителите.
Тези маяци са разположени на разстояние от три километра един от друг и обикалят приблизителната зона на търсене на изчезналия. Звукът, който издават, е нисък, като ръмжене на кола — защото високите честоти много по-лошо се разпространяват в гората. Често спасените мислели, че отиват на звука на пътя или към група туристи, които се прибират.
Маяците бяха невероятно прости. Научната група вече не за първи път внедрява елементарни, но гениални решения.
«Там, например, разработиха плаваещ костюм за спасителите. Панталоните и куртката изглеждат като обикновена предпазна екипировка, но във водата те поддържат човека на повърхността. Ако говорим съвсем утилитарно, костюмът е двуслоен. Вътре са вшити гранули от полиуретанова пяна. Има разработка за гмуркане на водолаза при ниска температура. При разширението на компресирания въздух на студено, клапаните се покриват с лед и човекът не може да диша. Няколко института не успяха да измислят какво да правят с това — разработваха специални материали, правеха електрическо отопление, внедряваха всякакви съвременни подходи.
Нашите момчета решиха проблема за 500 рубли. Хладният въздух, който идва от балона (а под вода отиват и в -57), те пропускаха през змеевик, който беше преминал през китайски термос. Въздухът се загрява, хората слизат под вода и могат да работят там.
Но маяците са твърде прости, липсваха им много полезни функции. 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 проект „Одисея“ — конкурс за отбори, които с помощта на нови технологии ще се опитат да намерят нови начини за спасяване на изчезнали хора в дивата природа. Николай Находкин и Александър Аитов с приятели решиха да участват — нарекоха отбора си „Нахо́дка“ и заведоха своето най-просто устройство, за да го усъвършенстват в състезанието с другите.
По данни на МВР през 2017 година в Русия са изчезнали почти 84 хил. души, и половината от тях не са намерени. Всеки изчезнал е търсен средно от сто души. Затова мисията на конкурса „Одисея“ стана „да създадем технологии, които ще помогнат да се намират изчезнали хора в гората без средства за комуникация. Това могат да бъдат уреди, сензори, безпилотници, нови средства за комуникация и всичко, на което само може да се въобразите“.
„От неочевидните решения – или фантастичните – може да се посочи дирижабъл, оборудван с биорадиолокационна система. Но отборът нямаше прототип и се ограничи единствено до представяне на своята идея“, разказва експертът на конкурса Максим Чижов.
Друг отбор реши да използва сеизмодатчик — уред, който сред вибрациите на земята може да разпознае човешки стъпки и да покаже посоката, откъдето идват. С помощта на прототипа дори успяха да намерят статист, който изобразяваше „изгубеното лице“ (както нежно го нарекоха участниците), но отборът не стигна далеч в конкурса.
Към юни 2019 година, след няколко тренировъчни изпитания в горите на Ленинградска, Московска и Калужка области, 19 от най-добрите отбори се класираха за полуфинал. Пред тях бе поставена задачата — за по-малко от 2 часа на участък от 4 квадратни километра да открият двама статисти. Един от тях се движеше в горския масив, а другият лежеше на едно място. Всеки отбор имаше две опити 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 и заобикаляйки стволовете, избягвайки клони и клонки. Използвайки ИИ, той щеше да анализира околната среда и да идентифицира човека.
Но това решение все още е доста далеч от реализация в работещ вид. Мисля, че ще са необходими около година, за да заработи поне в тестови условия“, казва Максим Чижов.
Близо до успеха беше отборът „ALB-търсене“. На борда им имаше говорител, свързан с радиото, микрофон, който можеше да слуша околната среда, камера и изчислител с ИИ и обучена невронна мрежа, която обработваше изображенията от камерата в реално време, където можеше да се открие 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, дали е нужен допълнителен дрон за разузнаване или веднага да изпрати търсителска група“.
Но повечето отбори се сблъскаха с подобни проблеми — технологиите се оказаха неподходящи за условията на реалната гора.
Компютърното зрение, на което разчитаха много, работеше при изпитанията в паркове и на редки гори — но се оказа безполезно в гъстата гора.
Термовизионите, на които се надяваше около една трета от отборите, също се оказаха неефективни. През лятото — а в този период изчезват най-много хора — листата се нагряват така, че се превръщат в едно цяло горещо петно. По-лесно е да се провеждат търсения за кратък период през нощта, но термалните петна все пак са много — нагряти пни, животни и много другое. За верификация на подозрителни места би могла да помогне камера, но през нощта от нея има малко полза.
Освен всичко останало, беше трудно да се намерят термални камери. «За съжаление, в Русия добрите термални камери са недостъпни заради ограниченията, наложени от ЕС и други държави», разказа Алексей Гришаев от екипа «Вершина», който разчиташе на тази технология.
«Наличните на пазара термални камери имат цифров изход с честота 5-6 кадъра в секунда и допълнителен аналогов видеоизход с висока честота на кадрите, но с ниско качество на изображението. В крайна сметка намерихме много добра китайска термална камера. Може да се каже, че имахме късмет — в Москва имаше само една такава. Но тя предаваше изображение на малък монитор, където нищо не се виждаше.
Повечето екипи използваха именно видеоизхода. Нашият екип успя да доработи модела и да получи качествено цифрово изображение с честота 30 кадъра в секунда. Получи се термална камера на много сериозно ниво. По-добре, вероятно, само военни модели».
Но дори и тези проблеми са само началото. За краткото време, в което БПЛА летя над зоната за търсене, камерите и термалните камери направиха десетки хиляди снимки. Беше невъзможно да се предават на точката на летящо — нямаше нито интернет, нито мобилна връзка над гората. Затова безпилотникът се връщаше на точката, от носителите му се сваляха записите, като за това се отделяше не по-малко от половин час, а в крайна сметка получаваха такова количество материал, че физически не можеше да се прегледа и за часове. В тази ситуация екипът «Вершина» използва специален алгоритъм, който открояваше снимките, където бяха открити термални аномалии. Това съкращаваше времето за обработка на данните.
«Видяхме, че не всички екипи, които участваха в квалификационните изпитания, разбираха какво представлява гората. че в гората радиосигналът се разпространява по друг начин и се изгубва доста бързо», обяви на пресконференция Максим Чижов. «Видяхме и изненадата на екипите, когато връзката изчезваше вече на разстояние от 1,5 километра от старта. За някои беше изненада отсъствието на интернет над гората. Но това е действителността. Това е горската зона, където хората изчезват».
Технологията, базирана на светлинно-звукови маяци, показа добри резултати. Във финала излязоха четири екипа, три от които разчитаха именно на това решение. Сред тях е и «Находка» от Якутия.
«Когато видяхме тези джунгли в Московска област, веднага разбрахме — няма какво да търсят безпилотниците там. Всеки инструмент е полезен за специфична задача, а те са подходящи за наблюдение на големи открити пространства», казва Александър Аитов.
До полуфинала в екипа имаше само трима души, които преминаха през гората пеша и разположиха маяци в зоната на търсене. И докато много решаваха инженерни задачи, Находка работеше като спасители. «Трябва да се прилага не аграрна психология, когато просто покриваш площ. Трябва да се държиш като спасител, да се поставиш на мястото на изчезналия, да гледаш в каква посока би могъл да тръгне, по какви пътеки».
Но и маяците на «Находка» по това време вече не бяха толкова прости, колкото преди няколко години в Якутия. С помощта на грантовете на «Системата» инженерите на екипа разработиха технология за радиосвяз. Сега, когато човек намери маяка, той натиска бутона, спасителите веднага получават сигнал и точно знаят при кой маяк изчезналият ще ги чака. БПЛА не е нужен за търсене, а за да повдигне във въздуха ретранслятор на радиосигнала и да увеличи радиуса на предаване на сигнала за активиране от маяците.
Още две екипи разработиха цели конструкции за търсене на базата на звукови маяци. Например, екипът на ММS Rescue създаде мрежа от портативни маяци, където всеки маяк е ретранслятор, което позволява предаване на сигнала за активирането му дори при отсъствие на пряка радиосвързаност със штаба на търсенето.
«Ние сме група ентусиасти, които се захващат с такава задача за първи път», казват те. «Занимавахме се с други области — техника, ИТ, имаме специалисти от космическата сфера. Събрахме се, проведохме мозъчна атака и решихме да направим такова решение. Основните критерии бяха ниска себестойност и лесно използване. За да може хората без обучение да вземат и да прилагат».
Другият екип — «Стратоновци» — 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 местоположението на маяците, и позицията на всички спасители. Дронът, който доставяше маяците, също служеше за ретранслятор за цялата система, така че сигналът от маяците да не се изгуби в гората.
«Не беше лесно. В един от дните се намокрихме добре. Двама от нашите хора тръгнаха в гората през разрязаните дървета и осъзнаха, че това не е просто пикник. Но изморени и доволни се върнаха — в крайна сметка намерихме човека и в двата опита за 45 минути», разказва Станислав Юрченко от „Стратоновците“.
«Изнесохме с помощта на дронове маяци в центъра на зоната, за да осигурим максимално покритие. С 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 максимум, който може да носи, но е икономично. Разбира се, искаше ни се да намерим напълно автономно решение. С ИИ, за да може дронът да сканира гората и да определя местата за спускане. Сега имаме оператор, а след километър, ако не използваме допълнителни устройства — връзката приключва. Затова на следващия етап ще измислим нещо ново.»
Но нито един от екипите не намери неподвижен човек и най-важното — не измислиха как да го направят. Теоретично, шансовете да го намерят останаха само при екипа „Вершина“, който, въпреки всички трудности, успя да намери човека и да премине на финал с помощта на термовизьор и камера.
«Първоначално имахме идея да използваме два безпилотника самолетен тип», — разказва Алексей Гришаев от „Вершина“, — «Разработвахме ги за определяне на състава на атмосферата и все още имаме задача да създадем безпилотен летателен апарат за всякакви условия. Решихме да ги опитаме и в този конкурс. Скоростта на всеки е 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 да се проследи зададения район.»
Предимството на такива апарати е, че не падат, когато двигателят се изключи, а продължават да планират и кацат с парашут. Недостатъкът — не са толкова маневрени, колкото квадрокоптерите.
На основния безпилотник «Вершини» е инсталиран усъвършенстван термовизор и фотокамера с висока резолюция, а на втория има само фотокамера. На борда на основния БПЛА се намира микрокомпютър, който с помощта на разработеното от екипа софтуерно решение самостоятелно открива топлинни аномалии и изпраща тяхните координати с подробни изображения 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 от екипа и имаше много проблеми — със системата за стартиране, с парашута, с автопилота. «Острахме се да го вземем на изпитания — той можеше просто да падне. Искахме да избегнем техническите неудобства. Затова избрахме класическото решение — DJI Matrice 600 Pro».
Въпреки всички трудности, поради които много хора се отказаха от камерите и термовизорите, Вершина успя да намери статист. Това изискваше голяма работа, първо с термовизора, второ с самите методи на търсене.
В течение на три месеца екипът тестваше технологията, която позволи на термовизора да преглежда земята между короните. «Имаше малко късмет, защото маршрутът на статистите минаваше през такива гори, че нито един термовизор няма да види нищо. И ако човек се умори и седне под някоя елха — да го намериш ще е невъзможно.
От самото начало се отказахме от пълното претърсване на гората с нашите БПЛА. Вместо това решихме да търсим човек, летейки над прорези, поляни и открити участъци. Пристигнах на мястото предварително, за да проуча местността и, използвайки всички налични онлайн карти, начертах маршрути за БПЛА само над онези места, където теоретично може да се види човек».
Според Алексей, използването на няколко дронове в комплект е много скъпо (един носител с техническото решение за търсене на борда струва повече от 2 милиона рубли), но в крайна сметка ще трябва. Той смята, че това дава шанс да се открие неподвижният статист. «Първоначално искахме да търсим именно легнал човек. Мислехме, че подвижния така или иначе ще намерим. А отборите с маяци — търсеха само движещия се».
Попитах Александра Аитова от екипа «Нахотка» — не им ли се струва, че вече са погребали статичния човек? За него маячките са безполезни.
Той се замисли. Изглеждаше ми, че всички останали екипи говореха с усмивки и искри в очите за решаването на инженерни задачи. Хлапетата от ММС Rescue направиха шега, че сваленият маяк може да падне направо върху лежащия човек. „Стратонатите“ признаха, че това е сложна свръхзадача, за която в момента няма идеи. А спасителят от „Нахотка“ заговори, както ми се стори, със смесица от тъга и надежда:
— В тайгата ни изчезна момиченце на три и половина години. То прекара там дванадесет дни, като десет дни търсенето продължи с много хора. Когато го намериха, то лежеше в тревата, почти не можеше да се види отгоре. Намериха го само след прочесване.
Ако бяха разположени маяци... на три и половина години детето вече е достатъчно съзнателно. И е възможно да се е приближило и да е натиснало бутона. Мисля, че част от живота щеше да бъде спасена.
— И я спасиха?
— Да, спасиха я.
През есента четирите останали екипа ще отидат в област Вологда, и задачата пред тях ще бъде многократно по-сложна — да намерят човек в зона с радиус 10 километра. Тоест на площ над 300 квадратни километра. В условия, при които дронът има половин час полет, зрението му е обсадено от короните, а връзката изчезва вече на километър. Както казва Максим Чижов, към момента нито един прототип не е готов за такива условия, но вярва, че всички имат шансове. Григорий Сергев, председател на спасителния отряд „Лиза Алерт“, добавя:
«Днес вече сме готови да използваме няколко технологии от онези, които видяхме, и това ще бъде ефективно. И призовавам всички участници и неучастници – момчета, тествайте технологиите! Елате при нас за търсене! И тогава никой няма да бъде изненадат, че гората не пропуска радиосигнали, а термовизорът не вижда през короните. Основната ми мечта е с по-малко усилия да намираме повече хора».
Източник: habr.com
