Hvert år leder redningsfolk efter titusindvis af mennesker savnet i naturen. Fra byerne virker vores teknologiske kraft så enorm, at den kan klare enhver opgave. Det ser ud til at tage et dusin droner, vedhæfte et kamera og en termisk billedkamera til hver, vedhæfte et neuralt netværk, og det er det - det vil finde nogen på 15 minutter. Men det er slet ikke sandt.
Indtil nu står teknologien over for mange begrænsninger, og redningshold finkæmmer enorme områder med hundredvis af frivillige.
Sidste år lancerede velgørenhedsfonden Sistema Odyssey-projektet for at finde nye teknologier til at søge efter mennesker. Hundredvis af ingeniører og designere deltog i det. Men selv teknologikyndige og erfarne mennesker indså nogle gange ikke, hvor uigennemtrængelig skoven er for teknologi.
I 2013 forsvandt to små piger, Alina Ivanova og Ayana Vinokurova, i landsbyen Sinsk i Yakutia. Enorme styrker blev indsat for at lede efter dem: de udstyrede hundredvis af frivillige, redningshold, dykkere og droner med termiske kameraer. Helikopteroptagelserne blev offentliggjort, så alle kunne se optagelserne på internettet. Men der var ikke kræfter nok. Hvad der skete med pigerne er endnu uvist.
Yakutia er enorm. Hvis det var en stat, ville det være blandt de ti største efter område. Men mindre end en million mennesker bor på dette gigantiske territorium. I sådan en endeløs, øde taiga arbejdede Nikolai Nakhodkin i 12 år i redningstjenesten i Yakutia, hvoraf 9 som leder. Når forholdene er værre end nogensinde, og ressourcerne er knappe, er vi nødt til at finde på nye måder at finde folk på. Og som Nikolai siger, så kommer ideer ikke fra et godt liv.
Nikolay Nakhodkin
Siden 2010 har Yakutia Rescue Service brugt droner. Dette er en separat organisation fra Ministeriet for Nødsituationer i Den Russiske Føderation, finansieret af republikken selv. Der er ikke så strenge regler for udstyr, så ministeriet for nødsituationer begyndte at bruge droner meget senere. Der er også en videnskabelig gruppe inden for tjenesten, hvor entusiastiske ingeniører udvikler anvendte teknologier til reddere.
”De eksisterende eftersøgningsmetoder, som Ministeriet for Beredskabssituationer, redningstjenesterne og alle former for retshåndhævende myndigheder har, har ikke ændret sig siden 30'erne. Trackeren følger sporet, hunden hjælper med ikke at fare vild,” siger Alexander Aitov, der var leder af den videnskabelige gruppe. "Hvis en person ikke bliver fundet, rejser en hel landsby, to, tre, sig i Yakutia. Alle forenes og finkæmmer skovene. For at søge efter en levende person er hver time vigtig, og tiden løber hurtigt ud. Der er aldrig nok af det. Da tragedien skete i Sinsk, var en masse mennesker og udstyr involveret, men uden resultater. Lignende situationer sker, når man søger i den øde taiga. For på en eller anden måde at rette op på dette kom ideen til ikke at opfatte den forsvundne person som et passivt led, men at bruge sit eget ønske til at redde sig selv og sin aktive livstørst.”
Redningsingeniører besluttede at samle redningslys og lydfyrer - ret store, men lette enheder, der udsender en høj lyd og glød i lang tid, hvilket tiltrækker opmærksomhed dag og nat. En fortabt person, der kommer til dem, vil finde vand, kiks og tændstikker - og samtidig instruktioner om at sidde stille og vente på reddere.
Sådanne beacons er placeret i en afstand af tre kilometer fra hinanden og omkranser det omtrentlige søgeområde efter den forsvundne person. De giver en lav lyd, som om en bil rumler – for høje frekvenser forplanter sig meget værre i skoven. Ofte troede de reddede, at de fulgte lyden af vejen, eller at en gruppe turister var ved at tage af sted.
Fyrtårne var utroligt enkle. Det var ikke første gang, at den videnskabelige gruppe havde implementeret elementære, men geniale løsninger.
”For eksempel udviklede de en flydedragt til reddere. Bukserne og jakken ligner almindelige overalls, men i vandet holder de en person flydende. For at være fuldstændig utilitaristisk er dragten to-lags. Polyurethanskumgranulat er syet indeni. Der er en udvikling for dykkerdykning ved lave temperaturer. Når trykluft udvider sig i koldt vejr, bliver ventilerne dækket af frost, og personen kvæles. Flere institutter kunne ikke finde ud af, hvad de skulle gøre med dette - de udviklede specielle materialer, lavede elektrisk opvarmning og introducerede alle mulige moderne tilgange.
Vores fyre løste problemet for 500 rubler. De passerede den kolde luft, der kommer fra cylinderen (og de går under vand selv ved -57) gennem en spole, der er ført gennem en kinesisk termokande. Luften varmes op, folk går under vand og kan arbejde der.”
Men beacons er for enkle, de mangler mange nyttige funktioner. Under eftersøgningsoperationer måtte redningsmanden regelmæssigt løbe lange afstande for at kontrollere hvert fyr. Hvis der er ti beacons, så skal redderen gå 30 km gennem taigaen hver 3-4 time.
I 2018 lancerede Sistema velgørende fond Odyssey-projektet, en konkurrence for hold, der ved hjælp af nye teknologier vil forsøge at finde de nyeste måder at redde forsvundne mennesker i naturen på. Nikolai Nakhodkin og Alexander Aitov og deres venner besluttede at deltage - de kaldte holdet "Nakhodka" og bragte deres enkleste enhed for at forbedre det i konkurrence med andre.
Ifølge indenrigsministeriet forsvandt næsten 2017 tusinde mennesker i Rusland i 84, og halvdelen af dem blev ikke fundet. I gennemsnit søgte hundrede personer efter hver savnet person. Derfor var missionen for Odyssey-konkurrencen "at skabe teknologier, der vil hjælpe med at finde forsvundne mennesker i skoven uden en kilde til kommunikation. Det kunne være enheder, sensorer, droner, nye kommunikationsmidler og alt, hvad din fantasi er i stand til."
”En af de ikke-oplagte løsninger – eller fantasiløsninger – er et luftskib udstyret med et bioradarsystem. Men holdet havde ikke en prototype, og de begrænsede sig til kun at præsentere deres idé,” siger konkurrenceekspert Maxim Chizhov.
Et andet hold besluttede at bruge en seismisk sensor - en enhed, der blandt vibrationer på jorden kan genkende menneskelige skridt og vise retningen, hvorfra de kommer. Ved hjælp af prototypen lykkedes det endda at finde en statist, der portrætterede den "tabte" (som deltagerne kærligt kaldte dem), men holdet nåede ikke langt i konkurrencen.
I juni 2019, efter adskillige træningsprøver i skovene i Leningrad-, Moskva- og Kaluga-regionerne, nåede de 19 bedste hold semifinalerne. De fik til opgave at finde to statister på mindre end 2 timer på et område på 4 kvadratkilometer. Den ene bevægede sig gennem skoven, den anden lå et sted. Hvert hold havde to forsøg på at finde personen.
”Blandt semifinalisterne ønskede et hold at skabe en sværm af droner, der skulle flyve under trætoppene, styret af kunstig intelligens, bestemme bevægelsesretningen, flyve rundt om stammer, undvige grene og kviste. Ved at bruge AI ville det analysere miljøet og identificere personen.
Men denne løsning er stadig ret langt fra at blive implementeret i en fungerende form. Jeg tror, det vil tage omkring et år, før det virker, i hvert fald under testforhold,” siger Maxim Chizhov.
ALB-søgeholdet var tæt på succes. De havde ombord en højttaler, der var forbundet til en walkie-talkie, en mikrofon, der kunne lytte til det omgivende rum, et kamera og en computer med AI og et trænet neuralt netværk, der behandlede billeder fra kameraet i realtid, hvor en person kunne blive set.
"Operatøren kunne ikke analysere tusindvis af billeder, hvilket er fysisk umuligt, men snesevis eller endda enheder, og derefter tage en beslutning: om han skulle ændre dronens rute, om en ekstra drone er nødvendig til rekognoscering eller straks sende et eftersøgningshold. ”
Men de fleste hold stod over for lignende problemer - teknologierne var ikke tilpasset forholdene i en rigtig skov.
Computervision, som mange stolede på, virkede i tests i parker og skove - men viste sig ubrugelig i tætte skove.
Termiske kameraer, som omkring en tredjedel af holdene håbede på, viste sig også at være ineffektive. Om sommeren - og det er her, de fleste forsvinder - bliver løvet så meget varmt, at det bliver til et kontinuerligt hot spot. Det er nemmere at søge på kort tid om natten, men der er stadig mange varmepletter - opvarmede stubbe, dyr og meget mere. Et kamera kunne hjælpe med at verificere mistænkelige steder, men om natten er det ikke til nogen nytte.
Oven i købet viste det sig, at termiske kameraer var svære at få fat i. "På grund af de restriktioner, som EU og andre lande har pålagt os, er gode termiske kameraer desværre ikke tilgængelige i Rusland," sagde Alexey Grishaev fra Vershina-teamet, som stolede på denne teknologi.
“Termokameraer, der er tilgængelige på markedet, har en digital udgang med en frekvens på 5-6 billeder i sekundet og en ekstra analog videoudgang med en høj billedhastighed, men lav billedkvalitet. Til sidst fandt vi et meget godt kinesisk termisk billedapparat. Man kan sige, at vi var heldige - der var kun en sådan i Moskva. Men den viste et billede på en lille skærm, hvor intet var synligt.
De fleste hold brugte videooutput. Vores team var i stand til at forfine modellen og opnå et digitalt billede af høj kvalitet fra den med en frekvens på 30 billeder i sekundet. Resultatet er et meget seriøst termisk kamera. Sandsynligvis kun militære modeller er bedre."
Men selv disse problemer er kun begyndelsen. I løbet af den korte tid, som UAV'en fløj over søgeområdet, indsamlede kameraer og termiske kameraer titusindvis af billeder. Det var umuligt at overføre dem til det punkt i farten - der var ingen internet eller mobilkommunikation over skoven. Derfor vendte dronen tilbage til sagen, optagelserne blev downloadet fra dens medier, brugte mindst en halv time på dette, og til sidst modtog de en så mængde materiale, at det ikke ville være fysisk muligt at se det på timer. I denne situation brugte Vershina-teamet en speciel algoritme, der fremhævede billeder, hvor der blev opdaget termiske anomalier. Dette reducerede databehandlingstiden.
”Vi så, at ikke alle de hold, der kom til kvalifikationsprøverne, forstod, hvad en skov er. At radiosignalet i skoven forplanter sig anderledes og går tabt ret hurtigt,” meddelte Maxim Chizhov på et pressemøde. ”Vi så også holdenes overraskelse, da forbindelsen blev tabt allerede i en afstand af halvanden kilometer fra udgangspunktet. For nogle var manglen på internet over skoven en overraskelse. Men dette er virkeligheden. Det er skoven, hvor folk farer vild."
Teknologien baseret på lys- og lydfyrer har vist sig godt. Fire hold nåede finalen, hvoraf tre var afhængige af denne beslutning. Blandt dem er "Nakhodka" fra Yakutia.
"Da vi så denne jungle nær Moskva, indså vi straks, at der ikke var noget med droner at gøre der. Hvert værktøj er nødvendigt til en bestemt opgave, og de er gode til at inspicere store åbne rum,” siger Alexander Aitov.
Ved semifinalerne havde holdet kun tre personer, der gik gennem skoven og placerede beacons i søgeområdet. Og mens mange løste tekniske problemer, arbejdede Nakhodka som redningsmænd. »Man skal bruge en ikke-agrarisk psykologi, når man bare dækker området. Du skal opføre dig som en redningsmand, sætte dig selv i den forsvundne persons sted, se på den omtrentlige retning, hvor han kan gå, hvilke stier."
Men på dette tidspunkt var Nakhodka-fyrtårnene ikke længere så enkle, som de havde været i Yakutia for flere år siden. Ved hjælp af Sistema-bevillinger udviklede teamets ingeniører radiokommunikationsteknologi. Nu, når en person finder et fyrtårn, trykker han på en knap, redningsfolk modtager straks et signal og ved præcis, ved hvilket fyrtårn den fortabte person vil vente på dem. UAV'en er ikke nødvendig for at søge, men for at løfte en radiosignalforstærker i luften og øge transmissionsradiusen af aktiveringssignalet fra beacons.
Yderligere to teams har udviklet hele søgesystemer baseret på lydbeacons. For eksempel har MMS Rescue-teamet skabt et netværk af bærbare beacons, hvor hver beacon er en repeater, som gør det muligt at sende et signal om dets aktivering, selv i mangel af direkte radiokommunikation med eftersøgningshovedkvarteret.
"Vi har en gruppe entusiaster, som påtog sig denne opgave for første gang," siger de. ”Vi var involveret i andre industrier - teknologi, IT, vi har specialister fra rumfartsområdet. Vi tog os sammen, stormede og besluttede at tage denne beslutning. De vigtigste kriterier var lave omkostninger og brugervenlighed. Så folk uden uddannelse kan tage det og anvende det.”
Et andet hold, Stratonauts, var i stand til at finde en ekstra hurtigst ved at bruge en lignende løsning. De udviklede en speciel applikation, der sporede dronens position, placeringen af beacons og positionen af alle redningsfolk. Dronen, der afleverede beacons, fungerede også som en repeater for hele systemet, så signalet fra beacons ikke skulle gå tabt i skoven.
"Det var ikke nemt. En dag blev vi rigtig våde. To af vores folk gik ind i skoven gennem et vindfald, og de indså, at det var langt fra at tage på skovtur. Men vi vendte trætte og glade tilbage – vi fandt trods alt personen i begge forsøg på kun 45 minutter,” siger Stanislav Yurchenko fra Stratonauts.
"Vi brugte droner til at flytte beacons til midten af zonen for at sikre maksimal dækning. Dronen kan bære et beacon på én flyvning. Den er lang – men hurtigere end en person. Vi brugte små kompakte droner DJI Mavick - et beacon er på størrelse med det. Dette er det maksimale, den kan bære, men det fungerer på et budget. Jeg vil selvfølgelig gerne finde en helt selvstændig løsning. Med AI, så dronen scanner skoven og bestemmer udgivelsespunkterne. Vi har nu en operatør, men efter en kilometer, hvis vi ikke bruger yderligere enheder, slutter forbindelsen. Derfor vil vi i næste fase finde på noget.”
Men ikke et eneste hold fandt en immobiliseret person, og vigtigst af alt fandt de aldrig ud af, hvordan de skulle gøre det. Teoretisk set var det kun Vershina-holdet, der havde en chance for at finde ham, som trods alle vanskelighederne var i stand til at finde manden og komme til finalen ved hjælp af et varmekamera og et kamera.
"Oprindeligt havde vi ideen til at bruge to droner af flytype," siger Alexey Grishaev fra Vershina, "vi udviklede dem til at bestemme atmosfærens sammensætning, og vi har stadig opgaven med at lave en al-vejrs UAV. Vi besluttede at prøve dem i denne konkurrence. Hastigheden af hver er fra 90 til 260 km/t. UAV'ens høje hastighed og unikke aerodynamiske egenskaber giver mulighed for at søge under alle vejrforhold og giver dig mulighed for hurtigt at scanne et givet område."
Fordelen ved sådanne enheder er, at de ikke falder, når motoren er slukket, men fortsætter med at glide og lande med faldskærm. Ulempen er, at de ikke er så manøvredygtige som quadcoptere.
Den primære Vershina-drone er udstyret med et termisk kamera og et højopløsningskamera modificeret af holdet, mens den anden drone kun har et fotokamera. Om bord på hoved-UAV'en er der en mikrocomputer, som ved hjælp af software udviklet af teamet uafhængigt registrerer termiske anomalier og sender deres koordinater med et detaljeret billede fra begge kameraer. "På denne måde behøver vi ikke se på alt materialet live, hvilket, for at give dig en idé, er omkring 12 billeder pr. time af flyvning."
Men holdet havde for nylig skabt flyteknologien, og der var stadig mange problemer med det – med affyringssystemet, med faldskærmen, med autopiloten. "Vi var bange for at tage ham til test - han kunne bare falde om. Jeg ville undgå tekniske problemer. Derfor tog vi en klassisk løsning - DJI Matrice 600 Pro."
På trods af alle vanskelighederne, på grund af hvilke mange forladte kameraer og termiske kameraer, var Vershina i stand til at finde en ekstra. Dette krævede meget arbejde, for det første med termokameraet, og for det andet med selve søgemetoderne.
I tre måneder testede holdet teknologi, der gjorde det muligt for et termisk kamera at se jorden mellem baldakinerne. "Der var lidt held, for statisternes rute løb gennem sådanne skove, at ikke en eneste termisk kamera ville se noget. Og hvis en person er træt og sætter sig et sted under et træ, vil det være umuligt at finde ham.
Helt fra begyndelsen nægtede vi fuldstændig at finkæmme skoven med vores UAV'er. I stedet besluttede vi at lede efter personen ved at flyve over lysninger, lysninger og åbne arealer. Jeg ankom til stedet på forhånd for at studere området, og ved hjælp af alle tilgængelige onlinekort tegnede jeg kun ruter for UAV'en over de steder, hvor en person teoretisk kunne være synlig."
Ifølge Alexey er det meget dyrt at bruge flere droner sammen på én gang (en transportør med en teknisk løsning til søgning om bord koster mere end 2 millioner rubler), men i sidste ende vil det være nødvendigt. Han mener, at dette giver mulighed for at få øje på en stationær ekstra. ”Vi ville i første omgang lede efter en sengeliggende. Det så ud til, at vi alligevel ville finde noget mobilt. Og holdene med beacons ledte kun efter noget, der bevægede sig.”
Jeg spurgte Alexander Aitov fra Nakhodka-holdet - tror de ikke, at alle allerede har begravet en statisk person på forhånd? Beacons er trods alt ubrugelige for ham.
Han tænkte over det. Det forekom mig, at alle de andre hold talte om at løse tekniske problemer med smil og et glimt i øjnene. Fyrene fra MMS Rescue jokede med, at et tabt beacon kunne falde direkte på en liggende person. "Stratonauterne" indrømmede, at dette er en meget svær superopgave, som der endnu ikke er nogen idéer til. Og redningsmanden fra Nakhodka talte, som det forekom mig, med en blanding af sorg og håb:
— En tre et halvt år gammel pige forsvandt i vores taiga. Hun tilbragte tolv dage der, og i ti dage blev der foretaget en eftersøgning af et stort antal mennesker. Da de fandt hende, lå hun i græsset, næsten usynlig fra oven. Kun fundet ved kæmning.
Hvis der blev anbragt beacons... tre et halvt år gammel, er barnet allerede ved bevidsthed. Og måske ville hun have henvendt sig til ham og trykket på knappen. Jeg tror, at nogle liv ville være blevet reddet.
- Blev hun reddet?
- Ja hende.
Til efteråret vil de fire resterende hold tage til Vologda-regionen, og opgaven foran dem bliver meget sværere - at finde en person i en zone med en radius på 10 kilometer. Det vil sige over et område på over 300 kvadratkilometer. Under forhold, hvor dronen har en halv times flyvning, bliver synet knust af trætoppene, og kommunikationen forsvinder efter blot en kilometer. Som Maxim Chizhov siger, er ikke en eneste prototype klar til sådanne forhold, selvom han mener, at alle har en chance. Grigory Sergeev, formand for Lisa Alert eftersøgnings- og redningshold, tilføjer:
”I dag er vi klar til at bruge et par teknologier, som vi har set, og det vil være effektivt. Og jeg opfordrer alle deltagere og ikke-deltagere - gutter, test teknologien! Kom og søg med os! Og så vil det ikke være nogen hemmelighed for nogen, at skoven er uigennemsigtig for radiosignaler, og termokameraet kan ikke se gennem kronerne. Min største drøm er at finde flere mennesker med mindre indsats.”
Kilde: www.habr.com