Insenerid päästavad metsas kadunud inimesi, kuid mets ei anna endiselt alla

Igal aastal otsivad päästjad kümneid tuhandeid kadunud inimesi metsikutest tingimustest. Suurlinnades tundub meie tehnoloogiline võimekus niivõrd tohutu, et suudab igasuguseid ülesandeid täita. Näiteks, võtta kümme drooni, riputada igaühe külge kaamera ja soojuskaamera, lisada tehisintellekti ja kõik — leiab kedagi 15 minutiga. Kuid see pole sugugi nii.

Siiani puutuvad tehnoloogiad paljude piirangutega kokku, samas kui päästemeeskonnad läbi käivad suuri alasid sadade vabatahtlikega.

Eelmisel aastal käivitas heategevusfond „Süsteem“ projekti „Odüsseia“, et leida uusi inimeste otsimise tehnoloogiaid. Sellest võttis osa sadu insenere ja disainereid. Kuid isegi tehniliselt haritud ja kogenud inimesed ei teadnud mõnikord, kui läbimurdev mets tehnoloogiate jaoks on.

2013. aastal kadusid Saha Vabariigis, Siniski külas, kaks väikest tüdrukut — Alina Ivanova ja Aiana Vinokurova. Nende otsingutele mobiliseeriti tohutud jõud: varustati sada vabatahtlikku, päästjate ja sukeldumise meeskonnad, droonid soojuskaameratega. Helivõtted kopterilt postitati avalikku juurdepääsesse, et ülesandeid saaksid kõik internetis vaadata. Kuid jõud ei piisanud. Mis tüdrukutega juhtus, on siiani teadmata.

Saha Vabariik on tohutu. Kui see oleks riik, kuuluks see suuruse poolest kümne suurima hulka. Kuid hiiglaslikul territooriumil elab vähem kui miljon inimest. Sellises piiramatult asustamata taigas on Nikolai Nahhodkin töötanud 12 aastat Saha päästeteenistuses, millest 9 aastat oli ta juhina. Kui tingimused on raskemad kui kunagi varem ja ressursid on vähesed, tuleb välja mõelda uusi viise inimeste otsimiseks. Ja nagu Nikolai ütleb, tulevad ideed mitte heast elust.

Nikolai Nahhodkin

Alates 2010. aastast kasutab Saha päästeteenus droone. See on Venemaa hätanumber eraldi organisatsioon, mida rahastab Vabariik ise. Seal ei ole selliseid rangeid nõudeid varustusele, seetõttu hakati droone Venemaa hädaolukordade ministeeriumis kasutama märgatavalt hiljem. Samuti tegutseb teenistuses teadusgrupp, kus insenerid-huvilised töötavad välja rakendusuuringute tehnoloogiaid päästjate jaoks.

„Olemasolevad otsingumeetodid, mida kasutavad hädaolukordade teenistus, päästeteenistus ja erinevad jõustruktuurid — pole muutunud alates 30ndatest. Jälgija järgneb jäljele, koer aitab mitte eksida,” räägib Alexander Aitov, kes oli teadusgrupi juht. „Kui inimest ei leita, tõuseb Jakutias terve küla, kaks, kolm. Kõik ühinevad ja läbivad metsad. Elava inimese otsimisel on iga tund oluline, ja aeg kulub kiiresti-kiiresti. Seda on alati vähe. Kui juhtus tragöödia Sinskis, oli kaasatud väga palju inimesi ja tehnikat, kuid tulemust ei olnud. Sarnased olukorrad esinevad otsingutel inimasustamata taigal. Selle parandamiseks tuli idee mitte käsitleda kadunud isikut passiivse nõena, vaid kasutada tema enda päästmissoovi ja aktiivset elujanu.”

Päästjate insenerid otsustasid koguda päästetooted, mis on helivaiksed ja valged — üsna suured, kuid kerged seadmed, mis toodavad valju heli ja kiirgavad pikka aega valgust, tõmbavad tähelepanu nii päeval kui öösel. Kaotatud inimene, kui ta nende juurde jõuab, leiab vett, küpsiseid ja tulekustuteid — ning samas juhised, et istuda paigal ja oodata päästjaid.

Sellised seadmed asuvad kolme kilomeetri kaugusel üksteisest ja ümbritsevad kaotatud inimese otsingu ligikaudset ala. Helid, mida nad toodavad, on madalad, nagu tõukerattaga auto — kuna kõrged sagedused levivad metsas palju halvemini. Sageli arvasid päästetud, et nad liiguvad heli poole, mis tuleb teelt või turistigruppidest, kes on lahkumas.

Seadmed olid äärmiselt lihtsad. Teadusgrupp rakendas juba teist korda elementaarseid, kuid geniaalseid lahendusi.

„Seal näiteks töötati välja ujuv kostüüm päästjatele. Püksid ja jakk näevad välja nagu tavaline tööriietus, kuid vees hoiavad nad inimest pinnal. Kui rääkida täiesti utilitaarselt, on kostüüm kahekordne. Siseosas on õmmeldud polüuretaanipallid. On välja töötatud lahendus sukeldumise jaoks madalatel temperatuuridel. Kompressitud õhu laienemisel külmas kaetakse ventilatsiooniklapid jääga ja inimene lämbub. Mitmed instituudid ei suutnud välja mõelda, mida sellega teha — töötati välja spetsiaalseid materjale, tehtud elektriline soojendus, rakendatud erinevaid kaasaegseid lähenemisi.”

Meie mehed lahendasid probleemi 500 rubla eest. Külm õhk, mis tuleb balloonist (ja vette minnakse ka -57 kraadi juures), lasti läbi mähise, mis oli läbi hiina termosse pandud. Õhk soojeneb, inimesed lähevad vette ja saavad seal töötada.

Aga tuled olid liiga lihtsad, paljusid kasulikke funktsioone jäi puudu. Otsingute käigus pidid päästjad regulaarselt läbima suuri vahemaid, et igat tuled kontrollida. Kui tuled on kümme, siis peab päästja läbima 30 km läbi taiga iga 3-4 tunni järel.

2018. aastal käivitas heategevusfond "Süsteem" projekti "Odüsseia" — konkursi meeskondadele, kes püüavad uute tehnoloogiate abil leida uuenduslikke viise kadunud inimeste leidmiseks looduses. Nikolai Nahhodkin ja Aleksandr Aitov koos sõpradega otsustasid osa võtta — nad nimetasid oma meeskona "Nahhodka" ja viisid oma lihtsaimat seadet, et seda teistes võistlustes täiendada.

Siseministeeriumi andmetel kadus 2017. aastal Venemaal peaaegu 84 000 inimest ja neist pooled ei leitud. Iga kadunud inimese otsimiseks otsiti keskmiselt sada inimest. Seetõttu oli konkursi "Odüsseia" missiooniks "luua tehnoloogiaid, mis aitavad leida kadunud inimesi metsas ilma sideallikata. Need võivad olla seadmed, andurid, droonid, uued sidevahendid ja kõik, millele teie kujutlusvõime ulatub."

"Ilmaolevate lahenduste — või fantaasia — seas võib mainida dirigeerijat, mis on varustatud bioraadiolokatsiooni süsteemiga. Kuid meeskonnal ei olnud prototüüpi ja nad piirdusid vaid oma idee esitamisega," räägib konkursi ekspert Maksim Čižov.

Teine meeskond otsustas kasutada seismoseadet — seadet, mis suudab pinnase vibratsioonide seas ära tunda inimeste samme ja näidata suunda, kust need tulevad. Prototüübi abil õnnestus leida isegi statist, kes esindas "kadunut" (nagu osalejad neid hellitavalt nimetasid), kuid kaugele konkursis meeskond ei jõudnud.

Juuni 2019. aastaks, pärast mitmeid treenimiskatseid Leningradi, Moskva ja Kaluga piirkondade metsades, pääses 19 parimat meeskonda poolfinaali. Nende ülesanne oli leida kahe tunni jooksul 4 ruutkilomeetri suurusel alal kaks statisti. Üks liikles metsas, teine paiknes ühes kohas. Igal meeskonnal oli kaks katset inimese leidmiseks.

„Poolfinaalist võttis osa üks meeskond, kes soovib luua droonide parve, mis lendaks puude okste all, juhituna tehisintellektist, määrates liikumise suunda, mööda puitu ringi lendades ning vältides oksi ja tüvesid. Kasutades tehisintellekti, analüüsiks see ümbritsevat keskkonda ja tuvastaks inimese.

Kuid see lahendus on endiselt piisavalt kaugel toimivast variandist. Ma arvan, et kulub umbes aasta, et see vähemalt testtingimustes toimima hakkaks,” räägib Maksim Čižov.

Meeskond „ALB-otsing” oli edu lähedal. Neil oli pardal valjuhääldaja, mis oli ühendatud raadio seadmega, mikrofon, mis suutis kuulata ümbritsevat keskkonda, kaamera ja arvuti tehisintellekti ja koolitatud närvivõrguga, mis töötles kaameraga tehtud pilte reaalajas, kus inimene võis silma jääda.

„Operaator saaks analüüsida mitte tuhandeid pilte, mis on füüsiliselt võimatu, vaid kümneid või isegi üksikuid, ja seejärel teha otsuse: kas muuta drooni marsruuti, kas on vaja lisadrooni luureks või saata kohe otsingugrupp.”

Kuid enamus meeskondi seisis silmitsi sarnaste probleemidega — tehnoloogiad ei olnud kohandatud tõeliste metsade tingimustele.

Arvutinägemine, millele paljud lootasid, töötas katsetel parkides ja harvades metsades — kuid osutus metsas kasutuks.

Soojuskaamerad, millele lootis umbes kolmandik meeskondi, osutusid samuti ebaefektiivseks. Suvel — mil kaob kõige enam inimesi — soojeneb lehestik sedavõrd, et muutub üheks kuumaks plekiks. Öösel on lihtsam otsinguid läbi viia lühikese aja jooksul, kuid sooje kohti on ikkagi palju – kuumenenud tüved, loomad ja palju muud. Kaamera võiks aidata kahtlaste kohtade tuvastamisel, kuid öösel on sellest vähe kasu.

Kõikidele muudele probleemidele lisaks on termokaamerad osutunud keeruliseks hankida. "Kahjuks on EL-ilt ja teistelt riikidelt saadud piirangute tõttu häid termokaameraid Venemaal saadaval vaid vähe," sõnas Aleksei Grishaev meeskonnast „Võrsina”, kes loodab selle tehnoloogia peale.

"Turul saadaval olevatel termokaameratel on digitaalne väljund 5-6 kaadrit sekundis ning täiendav analoogvideoväljund kõrge kaadrisagedusega, kuid madala pildikvaliteediga. Lõpuks leidsime väga hea Hiina termokaamera. Võib öelda, et meil oli vedanud — Moskvas oli selliseid vaid üks. Kuid see edastas pilti väikesele monitorile, kus mitte midagi ei olnud näha."

Enamus meeskondi kasutas just videoväljundit. Meie tiim suutis mudelit täiustada ja saada kvaliteetset digitaalset pilti 30 kaadrit sekundis. Tulemuseks oli tõeliselt tõsine termokaamera. Paremat on võib-olla vaid sõjaväemudelid.

Kuid isegi need probleemid on alles algus. Lühikese aja jooksul, mil droon lendas otsinguala kohal, kogusid kaamerad ja termokaamerad kümneid tuhandeid fotosid. Nende edastamine punktile reaalajas oli võimatu — metsas ei olnud ei internetti ega mobiilsidekatet. Seetõttu naasis droon punkti, laaditi salvestised maha, kulutades sellele mitte vähem kui pool tundi, ja lõpuks saadi nii palju materjali, et seda ei olnud füüsiliselt võimalik mõne tunni jooksul üle vaadata. Sellega seoses kasutas meeskond „Võrsina” spetsiaalset algoritmi, mis eraldas pilte, kus avastati termilisi anomaaliasid. See lühendas andmete töötlemise aega.

"Nägime, et mitte kõik meeskonnad, kes osalesid kvalifikatsioonitestidel, ei mõistnud, mis asi on mets. Kuidas metsas levib raadiosignaal ja kaob piisavalt kiiresti," kuulutas pressikonverentsil Maksim Tšizhov. "Nägime meeskondade üllatust, kui side katkes juba poolteise kilomeetri kaugusel stardikohast. Mõned jaoks oli üllatus, et metsas polnud internetti. Kuid see on reaalsus. See on see mets, kus inimesed kaovad."

Valgustuse ja helitehnoloogia põhine lahendus näitas head tulemust. Finaali pääses neli meeskonda, kolm neist tugines just sellele lahendusele. Nende seas on ka „Naходка” Jakutiast.

„Kuna me nägime neid Moskva eeslinnade džungleid, saime kohe aru — droonidega pole seal midagi teha. Iga tööriist on vajalik oma ülesande jaoks, ja need on head avatud ruumide vaatamiseks,” ütleb Aleksandr Aitov.

Poolfinaalis oli meeskonnas vaid kolm inimest, kes jalutasid metsas ja paigaldasid otsingutsooni markerid. Ja kui paljud lahendasid inseneritehnilisi ülesandeid, töötas Naходка nagu päästjad. „Kasutama peab mitte põllumajanduslikku psühholoogiat, kui lihtsalt katad pindala. Tuleb käituda nagu päästetöötaja, asetada end kadununud olukorda, vaadata ligikaudset suunda, kuhu ta võiks minna, milliseid radu pidi.”

Aga ka „Naходka” markerid ei olnud sel hetkel enam nii lihtsad kui mõned aastad tagasi Jakutias. Tänu „Süsteemi” rahadele töötasid meeskonna insenerid välja raadioside tehnoloogia. Nüüd, kui inimene leiab markeri, vajutab ta nuppu, päästjad saavad kohe signaali ja teavad täpselt, millise markeriga kadunu neid ootab. BPAV (drooni) ei ole vaja otsimiseks, vaid et tõsta õhku raadiosignaali edastaja ja suurendada aktivatsiooni signaali edastamise raadiust markeritelt.

Veel kaks meeskonda töötasid välja terviklikud otsingut kompleksid heli markerite põhjal. Näiteks, meeskond MМS Rescue lõi kaasaskantavate markerite võrgustiku, kus iga marker on edastaja, mis võimaldab edastada signaali selle aktiveerimise kohta isegi siis, kui otsingu peakorteriga ei ole otsest raadiosidet.

„Meil on entusiaste, kes võtavad sellise ülesande esmakordselt ette,“ ütlevad nad. „Oleme tegelenud teiste valdkondadega — tehnikaga, ITga, meil on spetsialiste kosmosealalt. Kokku tulime, ajusid vahetasime ja otsustasime sellist lahendust teha. Peamised kriteeriumid olid madal enesetootmise hind ja kasutusmugavus. Et inimesed saaksid ilma koolituseta võtta ja kasutada.”

Teine meeskond — „Stratonautide” — suutis sarnase lahenduse abil statisti kiiremini leida. Nad lõid spetsiaalse rakenduse, mis jälgis nii drooni asukohta kui ka markerite asukohti ja kõigi päästjate positsioone. Droon, mis tõi markereid, oli ka kogu süsteemi edastaja, et signaal markeritelt ei kaotaks metsas.

„See ei olnud lihtsalt. Ühel päeval saime me korralikult läbimärgaks. Kaks meie inimest läksid metsa läbi põõsaste ja nad mõistsid, et see pole sugugi pikniku väljasõit. Kuid väsinult ja rahulolevalt tulid nad tagasi — me leidisime inimese mõlemas katses kokku 45 minutiga,” räägib Stanislav Jurčenko „Stratonautidest”.

„Kandsime droonide abil tulede märgistused keskusse, et tagada parim katvus. Ühe lennuga suudab droon kanda vaid ühte märgistust. See on aeglane — aga kiirem kui inimene. Kasutasime väikseid kompaktseid DJI Mavick droone — üks märgistust on nende suurus. See on maksimum, mida ta kanda suudab, aga see on eelarves kokkuhoidlik. Loomulikult sooviks leida täielikult autonoomse lahenduse. Tehisintellektiga, et droon skaneeriks metsa ja määraks maandumispunktid. Praegu on meil operaator, aga ühe kilomeetri pealt, kui me ei kasuta lisaseadmeid — katkevad ühendused. Seetõttu mõtleme järgmises etapis midagi välja.”

Aga ükski meeskond ei leidnud liikumatut inimest ja mis kõige tähtsam — ei suutnud nad välja mõelda, kuidas seda teha. Teoreetiliselt on šansid teda leida jäänud ainult „Tipu” meeskonnale, kes suutis hoolimata kõigist raskustest leida inimese ja pääseda finaali termokaamera ja kaamera abil.

„Alguses oli meil plaan kasutada kahte lennudrooni,” räägib Aleksei Grishaev „Tipust”, „Me väljatöötasime need atmosfääri koostise määramiseks ja meil on endiselt ülesanne luua kõikides ilmastikuoludes lendav BPLA. Otsustasime neid katsetada ka selles konkursis. Igaühe kiirus on 90 kuni 260 km/h. Suur kiirus ja unikaalsed aerodünaamilised omadused BPLA-s tagavad võimaluse otsimiseks igasugustes ilmastikuoludes ja võimaldavad üsna kiiresti skaneerida antud ala.”

Selliste seadmete eeliseks on see, et nad ei kuku, kui mootor välja lülitatakse, vaid jätkavad libisemist ja maanduvad langevarjuga. Miinus — nad ei ole nii manööverdusvõimelised kui multikopterid.

Peamise drooni «Veršina» peal on meeskonna täiustatud termokaamera ja kõrglahutusega fotokaamera, teisel droonil on ainult fotokaamera. Peamise BPLA pardal on microcomputer, mis arendatud tarkvara abil iseseisvalt tuvastab termilised anomaaliad ja saadab nende koordinaate koos detailse pildiga mõlemast kaamerast. «Nii ei pea me kogu materjali elavalt üle vaatama, mis on umbes 12 000 pilti lennutunni jooksul.»

Kuid lennuki tehnoloogia on meeskond hiljuti välja töötanud ja sellega oli veel palju probleeme - käivitussüsteemi, langevarju ja autopiloodiga. «Kartsime seda katsetele võtta - ta võis lihtsalt alla kukkuda. Soovisime vältida tehnilisi probleeme. Seetõttu valisime klassikalise lahenduse - DJI Matrice 600 Pro.»

Hoolimata kõikidest raskustest, mistõttu paljud loobusid kaameratest ja termokaameratest, suutis Veršina leida statisti. See nõudis suurt tööd, esiteks termokaameraga, teiseks ise otsimisviisidega.

Kolme kuu jooksul testis meeskond tehnoloogiat, mis võimaldas termokaameral näha maapinda, mis jäi puude kroonide vahele. «Käis ka natuke õnne, sest statistide marsruut kulges läbi selliste metsade, et ükski termokaamera ei näeks midagi. Ja kui inimene väsis ja istus kuskil kuuse all - oleks teda peaaegu võimatu leida.
Otsustasime algusest peale loobuda metsast täielikust läbiotsimisest meie BPLAdel. Selle asemel otsustasime otsida inimest, lennates üle selgete kohtade, niitude ja avatud alade. Tulen kohale ette, et tutvuda maastikuga, ja kasutades kõiki saadaval olevaid online-kaarte, joonistasin BPLA marsruudid ainult üle nende kohtade, kus teoreetiliselt võiks inimene olla nähtav.»

Alekséi sõnul on korraga mitme drooni kasutamine koos väga kulukas (üks seade tehnilise lahendusega otsingute jaoks maksab üle 2 miljoni rubla), kuid lõppkokkuvõttes tuleb seda teha. Ta usub, et see annab võimaluse leida liikumatut statistit. «Soovisime algselt otsida just lamavat inimest. Meie arvates leiame liikuvat ikka ja jälle. Ja meeskonnad, kellel olid signaalid - otsisid ainult liikuvat.»

Küsin Alexander Aitovilt meeskonnast «Naходка», kas neil ei tundu, et kõik on juba eelnevalt maetud staatilist inimest? Lõppude lõpuks on markerid tema jaoks kasuks.

Ta mõtles hetkeks järele. Tundus, et kõik teised meeskonnad rääkisid naeratades ja silmis sädelevalt inseneritehniliste probleemide lahendamisest. MMS Rescue poisid naljatasid, et ära visatud marker võib langeda otse lamava inimese peale. «Stratonautide» sõnul on see keeruline ülima eesmärk, mille jaoks pole veel ideid. Ja päästja «Naходkast» rääkis, nagu mulle tundus, segatuna kurbusest ja lootusest:

— Meie metsas kadus väike tüdruk, kolm ja pool aastat vana. Ta viibis seal kaksteist päeva ja otsingud kestsid kümme päeva suure arvu inimeste osalusel. Kui nad ta leidsid, lamava ta rohu sees ja peaaegu ei olnud teda üldse näha. Leiti ainult otsimise kaudu.

Kui oleks olnud paigutatud markerid... kolme ja poole aasta jooksul on laps juba piisavalt teadlik. Ja võib-olla oleks ta läinud markerile ja vajutanud nuppu. Ma arvan, et osa elusid oleks päästetud.

— Kas ta päästeti?

— Jah, teda päästeti.

Sügisel sõidavad neli jäänud meeskonda Vologda области, ja ülesanne nende jaoks osutub kordades keerulisemaks — leida inimene 10 km raadiuses. See tähendab pindalal, mis ületab 300 ruutkilomeetrit. Tingimustes, kus droonil on poole tunni lend, nägemine kokkupõrkeb kroonidega ja side kaob juba kilomeetri kaugusel. Nagu ütleb Maxim Chizhov, pole ükski prototüüp sellistele tingimustele veel valmis, kuigi ta usub, et kõigil on võimalused. Grigory Sergeev, «Liza Alert» päästegrupi esimees, lisab:

«Tänapäeval oleme juba valmis kasutama paar tehnoloogiat, mida oleme näinud, ja see on tõhus. Ja kutsub üles kõiki osaleda ja mitte osaleda - poisid, katsetage tehnoloogiaid! Tulge meie otsingutele! Ja siis ei jää kellelegi saladuseks, et mets ei ole raadiosignaalide jaoks läbipaistev ja soojuskaamera ei näe läbi kroonide. Minu peamine unistus on väiksema jõudlusega leida rohkem inimesi.»

Allikas: habr.com