Всяка година спасителите издирват десетки хиляди хора, изчезнали в дивата природа. От градовете нашата технологична мощ изглежда толкова огромна, че може да се справи с всякакви задачи. Изглежда като вземете дузина дронове, прикрепете камера и термовизионна камера към всеки един, прикачете невронна мрежа и това е - ще намери всеки за 15 минути. Но това изобщо не е вярно.
Досега технологията е изправена пред много ограничения и спасителните екипи претърсват огромни райони със стотици доброволци.
Миналата година благотворителната фондация Sistema стартира проекта Odyssey за намиране на нови технологии за търсене на хора. В него участваха стотици инженери и дизайнери. Но дори технически разбиращите и опитни хора понякога не осъзнават колко непроницаема е гората за технологиите.
През 2013 г. две малки момиченца Алина Иванова и Аяна Винокурова изчезнаха в село Синск в Якутия. Огромни сили бяха изпратени да ги търсят: те оборудваха стотици доброволци, спасителни екипи, водолази и дронове с термовизионни камери. Кадрите от хеликоптера бяха оповестени, за да могат всички да видят записите в интернет. Но нямаше достатъчно сила. Все още не се знае какво се е случило с момичетата.
Якутия е огромна. Ако беше държава, щеше да е сред десетте най-големи по площ. Но на тази гигантска територия живеят по-малко от милион души. В такава безкрайна пуста тайга Николай Находкин работи 12 години в Спасителната служба на Якутия, 9 от които като ръководител. Когато условията са по-лоши от всякога и ресурсите са оскъдни, трябва да измислим нови начини за намиране на хора. И както казва Николай, идеите не идват от хубав живот.
Николай Находкин
От 2010 г. спасителната служба на Якутия използва дронове. Това е отделна организация от Министерството на извънредните ситуации на Руската федерация, финансирана от самата република. Няма толкова строги правила за оборудването, така че Министерството на извънредните ситуации започна да използва дронове много по-късно. В службата има и научна група, в която ентусиазирани инженери разработват приложни технологии за спасителите.
„Съществуващите методи за търсене, които Министерството на извънредните ситуации, спасителните служби и всички видове правоприлагащи органи не са променили от 30-те години. Следотърсачът върви по следите, кучето помага да не се изгубите”, разказва Александър Айтов, който е бил ръководител на научната група. „Ако не се намери човек, в Якутия се издига цяло село, две, три. Всички се обединяват и разресват горите. За да търсите жив човек, всеки час е важен, а времето изтича бързо. Никога няма достатъчно от него. Когато се случи трагедията в Синск, бяха ангажирани много хора и техника, но без резултат. Подобни ситуации се случват при търсене в пустата тайга. За да се коригира по някакъв начин това, дойде идеята да не възприема изчезналия като пасивна връзка, а да използва собственото си желание да се спаси и активната си жажда за живот.
Спасителните инженери решиха да съберат спасителни светлинни и звукови маяци - доста големи, но леки устройства, които издават силен звук и светят дълго време, привличайки вниманието ден и нощ. Изгубен човек, който идва при тях, ще намери вода, бисквити и кибрит - и в същото време инструкции да седи неподвижно и да чака спасителите.
Такива маяци са разположени на разстояние три километра един от друг и опасват приблизителната зона за търсене на изчезналото лице. Те издават нисък звук, сякаш кола ръмжи - защото високите честоти се разпространяват много по-зле в гората. Често спасените си мислеха, че следват звука на пътя или група туристи, които се канеха да си тръгват.
Фаровете бяха невероятно прости. Това не беше първият път, когато научната група реализира елементарни, но гениални решения.
„Например те разработиха плаващ костюм за спасители. Панталоните и якето изглеждат като обикновен гащеризон, но във водата поддържат човек на повърхността. За да бъде напълно полезен, костюмът е двуслоен. Вътре са зашити гранули от полиуретанова пяна. Има разработка за водолазно гмуркане при ниски температури. Когато сгъстеният въздух се разширява в студено време, клапите се покриват със скреж и човекът се задушава. Няколко института не можаха да разберат какво да правят с това - разработиха специални материали, направиха електрическо отопление и въведоха всякакви съвременни подходи.
Нашите момчета решиха проблема за 500 рубли. Те прекараха студения въздух, който идва от цилиндъра (а те отиват под вода дори при -57) през намотка, прекарана през китайски термос. Въздухът се нагрява, хората отиват под вода и могат да работят там.
Но маяците са твърде прости, липсват им много полезни функции. По време на издирвателните операции спасителят редовно трябваше да бяга на дълги разстояния, за да провери всеки маяк. Ако има десет маяка, тогава спасителят трябва да измине 30 км през тайгата на всеки 3-4 часа.
През 2018 г. благотворителната фондация Sistema стартира проекта Odyssey, състезание за екипи, 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 Айтов и техните приятели решиха да участват - те нарекоха отбора „Находка“ и донесоха най-простото си устройство, за да го подобрят в конкуренция с други.
По данни на Министерството на вътрешните работи през 2017 г. в Русия са изчезнали почти 84 хиляди души, като половината от тях не са открити. Средно по сто души са търсили всеки изчезнал. Следователно мисията на състезанието Odyssey беше „да създаде технологии, които ще помогнат за намирането на изчезнали хора в гората без източник на комуникация. Това могат да бъдат устройства, сензори, дронове, нови средства за комуникация и всичко, на което въображението ви е способно.“
„Едно от неочевидните решения – или фантастични – е дирижабъл, оборудван с биорадарна система. Но екипът нямаше прототип и се ограничи само до представяне на идеята си“, казва експертът по конкуренцията Максим Чижов.
Друг екип реши да използва сеизмичен сензор - устройство, което сред вибрациите на земята може да разпознае човешки стъпки и да покаже посоката, от която идват. С помощта на прототипа те дори успяха да намерят статист, който изобрази „изгубения“ (както галено ги наричаха участниците), но екипът не стигна далеч в надпреварата.
До юни 2019 г., след няколко тренировъчни теста в горите на Ленинградска, Московска и Калужка области, 19-те най-добри отбора достигнаха до полуфиналите. Те получиха задача да намерят двама екстри за по-малко от 2 часа на площ от 4 квадратни километра. Единият се движеше през гората, другият лежеше на едно място. Всеки екип имаше два опита да намери лицето.
„Сред полуфиналистите един отбор искаше да създаде рояк дронове, които трябваше да летят под върховете на дърветата, контролирани от изкуствен интелект, определяйки посоката на движение, летейки около стволове, избягвайки клони и клонки. Използвайки AI, той ще анализира околната среда и ще идентифицира човека.
Но това решение все още е доста далеч от реализирането му във функционираща форма. Мисля, че ще отнеме около година, за да заработи, поне в тестови условия“, казва Максим Чижов.
Екипът за търсене на ALB беше близо до успеха. Те имаха на борда високоговорител, който се свързваше с уоки-токи, микрофон, който можеше да слуша околното пространство, камера и компютър с AI и обучена невронна мрежа, която обработваше снимки от камерата в реално време, където човек можеше да се види.
„Операторът може да анализира не хиляди изображения, което е физически невъзможно, а десетки или дори единици и след това да вземе решение: дали да промени маршрута на дрона, дали е необходим допълнителен дрон за разузнаване или незабавно да изпрати екип за търсене. ”
Но повечето екипи се сблъскаха с подобни проблеми - технологиите не бяха адаптирани към условията на истинска гора.
Компютърното зрение, на което мнозина разчитаха, проработи при тестове в паркове и гори, но се оказа безполезно в гъсти гори.
Термовизорите, на които се надяваха около една трета от екипите, също се оказаха неефективни. През лятото - а това е времето, когато повечето хора изчезват - листата се нагряват толкова много, че се превръщат в непрекъсната гореща точка. По-лесно е да търсите за кратък период от време през нощта, но все още има много горещи точки - нагорещени пънове, животни и много други. Камера може да помогне за проверка на съмнителни места, но през нощта няма голяма полза.
На всичкото отгоре термовизионните камери се оказаха трудни за получаване. „За съжаление, поради ограниченията, наложени ни от ЕС и други страни, добри термовизионни камери не се предлагат в Русия“, каза Алексей Гришаев от екипа на Vershina, който разчита на тази технология.
„Предлаганите на пазара термовизионни камери имат цифров изход с честота 5-6 кадъра в секунда и допълнителен аналогов видео изход с висока кадрова честота, но ниско качество на изображението. В крайна сметка намерихме много добър китайски термокамера. Може да се каже, че имахме късмет - в Москва имаше само един такъв. Но показваше картина на малък монитор, където нищо не се виждаше.
Повечето отбори използваха видео изхода. Нашият екип успя да прецизира модела и да получи висококачествено цифрово изображение от него при честота от 30 кадъра в секунда. Резултатът е много сериозна термовизионна камера. Вероятно само военните модели са по-добри.”
Но дори тези проблеми са само началото. За краткото време, през което БПЛА прелетя над района на търсене, камерите и термокамерите събраха десетки хиляди изображения. Беше невъзможно да ги предадем до точката в движение - нямаше интернет или клетъчна комуникация над гората. Затова дронът се върна на мястото, записите бяха изтеглени от неговата медия, като за това бяха отделени поне половин час и в крайна сметка получиха такова количество материал, че физически нямаше да е възможно да се види за часове. В тази ситуация екипът на Vershina използва специален алгоритъм, който подчертава изображения, където са открити топлинни аномалии. Това намали времето за обработка на данни.
„Видяхме, че не всички отбори, дошли на квалификационните изпити, разбират какво е гора. Че в гората радиосигналът се разпространява по различен начин и се губи доста бързо“, съобщи на пресконференция Максим Чижов. „Видяхме и изненадата на екипите, когато връзката беше загубена вече на разстояние един и половина километра от началната точка. За някои липсата на интернет над гората беше изненада. Но това е реалността. Това е гората, в която хората се губят.”
Технологията, базирана на светлинни и звукови маяци, се показа добре. До финала достигнаха четири отбора, три от които разчитаха на това решение. Сред тях е "Находка" от Якутия.
„Когато видяхме тази джунгла край Москва, веднага разбрахме, че там няма нищо общо с дронове. Всеки инструмент е необходим за конкретна задача и те са добри за обследване на големи открити пространства“, казва Александър Айтов.
До полуфиналите отборът имаше само трима души, които минаха през гората и поставиха маяци в района на търсене. И докато мнозина решаваха инженерни проблеми, Находка работеше като спасители. „Трябва да използвате неаграрна психология, когато просто покривате района. Трябва да се държиш като спасител, да се поставиш на мястото на изчезналия, да видиш приблизителната посока накъде може да тръгне, по какви пътеки.”
Но по това време фаровете в Находка вече не бяха толкова прости, колкото бяха в Якутия преди няколко години. С помощта на грантовете на Sistema инженерите на екипа разработиха радиокомуникационна технология. Сега, когато човек намери фар, натиска бутон, спасителите веднага получават сигнал и знаят точно на кой фар ще ги чака изгубеният. БПЛА е необходим не за търсене, а за вдигане на ретранслатор на радиосигнал във въздуха и увеличаване на радиуса на предаване на сигнала за активиране от маяците.
Още два екипа са разработили цели системи за търсене, базирани на звукови маяци. Например екипът на MMS Rescue създаде мрежа от преносими маяци, където всеки маяк е ретранслатор, което позволява предаването на сигнал за неговото активиране дори при липса на директна радиокомуникация с щаба за търсене.
„Имаме група ентусиасти, които се заеха с тази задача за първи път“, казват те. „Ние се занимавахме с други индустрии – технологии, IT, имаме специалисти от космическата сфера. Събрахме се, щурмувахме и решихме да вземем това решение. Основните критерии бяха ниска цена и лекота на използване. За да могат хора без подготовка да го приемат и прилагат.“
Друг отбор, Stratonauts, успя да намери екстра най-бързо, използвайки подобно решение. Те разработиха специално приложение, което проследяваше позицията на дрона, местоположението на маяците и позицията на всички спасители. Дронът, който доставяше маяците, действаше и като ретранслатор за цялата система, така че сигналът от маяците да не се изгуби в гората.
„Не беше лесно. Един ден много се намокрихме. Двама от нашите влязоха в гората през вятъра и разбраха, че това далеч не е отиване на пикник. Но се върнахме уморени и щастливи – все пак открихме човека и при двата опита само за 45 минути“, казва Станислав Юрченко от Stratonauts.
„Използвахме дронове, за да преместим маяци в центъра на зоната, за да осигурим максимално покритие. Дронът може да носи един маяк в един полет. Дълго е - но по-бързо от човек. Използвахме малки компактни дронове DJI Mavick - един маяк е колкото него. Това е максимумът, който може да носи, но работи с ограничен бюджет. Разбира се, бих искал да намеря напълно автономно решение. С AI, така че дронът да сканира гората и да определя точките на освобождаване. Сега имаме оператор, но след километър, ако не използваме допълнителни устройства, връзката прекратява. Затова на следващия етап ще измислим нещо.“
Но нито един екип не намери обездвижен човек и най-важното - така и не разбра как да го направи. Теоретично шанс да го открие имаше само екипът на Вершина, който въпреки всички трудности успя да намери човека и да стигне до финала с помощта на термовизионна камера и камера.
„Първоначално имахме идеята да използваме два самолетни дрона“, казва Алексей Гришаев от Vershina, „Ние ги разработихме, за да определяме състава на атмосферата, и все още имаме задачата да направим БПЛА за всякакви метеорологични условия. Решихме да ги пробваме в това състезание. Скоростта на всеки е от 90 до 260 км/ч. Високата скорост и уникалните аеродинамични характеристики на UAV осигуряват възможност за търсене при всякакви метеорологични условия и ви позволяват бързо да сканирате дадена област.
Предимството на такива устройства е, че те не падат при изгасен двигател, а продължават да се плъзгат и кацат с парашут. Недостатъкът е, че не са толкова маневрени като квадрокоптерите.
Основният дрон Vershina е оборудван с термовизионна камера и модифицирана от екипа камера с висока разделителна способност, докато вторият дрон има само фотокамера. На борда на основния UAV има микрокомпютър, който с помощта на софтуер, разработен от екипа, независимо открива топлинни аномалии и изпраща техните координати с детайлно изображение от двете камери. „По този начин не е нужно да разглеждаме целия материал на живо, което, за да ви дадем представа, е около 12 000 изображения на час полет.“
Но екипът наскоро беше създал технологията на самолета и все още имаше много проблеми с нея - със системата за изстрелване, с парашута, с автопилота. „Страхувахме се да го вземем за тестване - можеше просто да падне. Исках да избегна технически проблеми. Затова взехме класическо решение – DJI Matrice 600 Pro.”
Въпреки всички трудности, поради които много изоставени камери и термовизионни камери, Вершина успя да намери екстра. Това изискваше много работа, първо с термовизионната камера, и второ със самите методи на търсене.
В продължение на три месеца екипът тества технология, която позволява на термовизионна камера да наблюдава земята между сенниците. „Имаше малко късмет, защото маршрутът на статистите минаваше през такива гори, че нито една термокамера не можеше да види нищо. И ако човек е уморен и седне някъде под дърво, ще бъде невъзможно да го намерите.
От самото начало ние се отказахме напълно да прочесваме гората с нашите БПЛА. Вместо това решихме да търсим човека с прелитане над сечища, сечища и открити площи. Пристигнах на мястото предварително, за да проуча района и, използвайки всички налични онлайн карти, начертах маршрути за UAV само над онези места, където човек теоретично може да бъде видим.
Според Алексей, използването на няколко дрона едновременно е много скъпо (един носител с техническо решение за търсене на борда струва повече от 2 милиона рубли), но в крайна сметка ще бъде необходимо. Той вярва, че това предлага шанс да забележи неподвижен статист. „Първоначално искахме да търсим прикован на легло човек. Струваше ни се, че все пак ще намерим нещо мобилно. А екипите с маяци търсеха само нещо движещо се.
Попитах Александър Айтов от екипа на Находка - не смятат ли, че всички вече са погребали статичен човек предварително? В крайна сметка маяците са безполезни за него.
Той се замисли. Струваше ми се, че всички останали отбори говореха с усмивки и блясък в очите за решаване на инженерни задачи. Момчетата от MMS Rescue се пошегуваха, че изпуснат фар може да падне директно върху лежащ човек. „Стратонавтите“ признаха, че това е много трудна суперзадача, за която все още няма идеи. И спасителят от Находка заговори, както ми се стори, със смесица от тъга и надежда:
— Момиченце на три години и половина изчезна в нашата тайга. Тя прекара там дванадесет дни, а десет дни беше издирвано от голям брой хора. Когато я откриха, тя лежеше в тревата, почти невидима отгоре. Намира се само чрез разресване.
Ако бяха поставени маяци... на три години и половина детето вече е съвсем в съзнание. И може би щеше да се приближи до него и да натисне бутона. Мисля, че някои животи щяха да бъдат спасени.
- Спасена ли е?
- Тя да.
През есента четирите останали екипа ще заминат за Вологодска област и задачата пред тях ще бъде много по-трудна - да намерят човек в зона с радиус от 10 километра. Тоест на площ от над 300 квадратни километра. В условия, при които дронът има половинчасов полет, зрението се разбива от върховете на дърветата и комуникацията изчезва само след километър. Както казва Максим Чижов, нито един прототип не е готов за такива условия, въпреки че смята, че всеки има шанс. Григорий Сергеев, председател на екипа за търсене и спасяване на Lisa Alert, добавя:
„Днес сме готови да използваме няколко технологии, които сме виждали, и те ще бъдат ефективни. И призовавам всички участници и неучастници - момчета, тествайте технологията! Елате и потърсете с нас! И тогава за никого няма да е тайна, че гората е непрозрачна за радиосигнали и термовизионната камера не вижда през короните. Основната ми мечта е да намеря повече хора с по-малко усилия.”
Източник: www.habr.com