Insinöörit pelastavat metsässä kadonneita ihmisiä, mutta metsä ei vielä antaudu

Igal aastal otsivad päästjad kümneid tuhandeid looduses kadunud inimesi. Meie tehnoloogiline jõud tundub linnadest nii suur, et suudab lahendada igasuguseid ülesandeid. Näiteks, võta kümme drooni, riputa igale kaamera ja termokaamera külge, lisa tehisintellekt ja kõik — leiab ühe hetkega üles kellega iganes. Kuid asi pole sugugi nii lihtne.

Tehnoloogiad seisavad endiselt silmitsi paljude piirangutega, ning päästeteamid uurivad tohutuid alasid sadade vabatahtlikega.

Eelmisel aastal käivitas heategevusfond 'Süsteem' projekt 'Odüsseia', et leida uusi inimesi otsimise tehnoloogiaid. Selle projektiga osales sadu insenere ja disainereid. Kuid isegi tehnoloogia-alased spetsialistid ja kogenud inimesed ei olnud vahel teadlikud, kui läbimurdmatuks mets tehnoloogiate jaoks võib osutuda.

2013. aastal kaotsid Jakutias, Sinski külas, kaks väike tüdrukut — Alina Ivanova ja Ayana Vinokurova. Nende otsingutesse kaasati tohutult ressursse: mobiliseeriti sada vabatahtlikku, päästeteamid, sukeldumise spetsialistid ja droonid soojuskaameratega. Videod, mis helikopterist filmitud, pandi avalikuks, et need oleksid kõigile internetis kergesti ligipääsetavad. Aga ressursid ei piisand. Mis juhtus tüdrukutega, pole siiani teada.

Jakutia on tohutu. Kui see oleks riik, mahuks see suuruselt kätte kümne suurima riigi sekka. Kuid hiiglaslikul territooriumil elab vähem kui miljon inimest. Sellises lõputus, inimtühjas taigas töötas Nikolai Nahhodkin 12 aastat Jakutia päästeteenistuses, 9 aastat neist juhina. Kui tingimused on äärmiselt rasked ning ressursid vähesed, peab leiutama uusi viise inimeste otsimiseks. Ja nagu Nikolai ütleb, sünnivad ideed mitte just kergest elust.

Nikolai Nahhodkin

Alates 2010. aastast kasutab Jakutia päästeteenistus droone. See on eraldiseisev organisatsioon, mis ei kuulu Vene Föderatsiooni EMK-sse ja mille rahastamine tuleb vabariigilt. Seal ei ole nii rangeid nõudeid varustusele, mistõttu hakati EMK-s droone rakendama märksa hiljem. Teenistuses tegutseb ka teadusgrupp, kus entusiastist insenerid töötavad päästetöötajatele rakendustehnoloogiate arendamise kallal.

„Eksisteerivad otsimisviisid, mida kasutavad EMO, päästeteenistused ja erinevad jõustruktuurid — ei ole muutunud 30ndatest aastatest. Jälgija järgib jälge, koer aitab mitte eksida,” räägib Aleksandr Aitov, kes oli teadusgrupi juht. „Kui inimest ei leita, tõuseb terve küla, kaks, kolm. Kõik ühinevad ja kammivad metsad läbi. Elava inimese leidmiseks on iga tund oluline, aega kulub kiiresti. Seda on alati vähe. Kui tragöödia juhtus Sinsbis, oli kaasatud väga palju inimesi ja tehnikat, kuid tulemusi ei olnud. Sarnaseid olukordi esineb üksi metsas otsimisel. Selle parandamiseks tuli idee mitte käsitleda kadunud isikut kui passiivset lüli, vaid kasutada tema enda soovi ellu jääda ja aktiivset eluahnust.“

Päästetehnikud otsustasid koguda päästmisel kasutatavad helkivad ja valgustavad signaalid — piisavalt suured, kuid kerged seadmed, mis väljastavad kõrget helisid ja säravad pikka aega, tõmmates tähelepanu nii päeval kui öösel. Kaotatud inimene, jõudes neile, leiab vett, küpsiseid ja matše — ning lisaks ka juhised, kuidas paigal istuda ja päästjaid oodata.

Needle markers are placed three kilometers apart, encircling the approximate search area for the missing. They emit a low sound, akin to a rumbling engine — as higher frequencies are not well transmitted in forests. Often, those rescued believed they were heading towards the sound of a road or a departing group of tourists.

The markers were incredibly simple. The scientific team was implementing basic yet brilliant solutions for the first time.

For example, they developed a floating suit for rescuers. The pants and jacket resemble regular workwear, but in water, they keep a person afloat. To be quite utilitarian, the suit is double-layered. Inside, there are granules of polyurethane foam. There is also a design for divers working in low temperatures. When compressed air expands in the cold, the valves frost over, causing the person to suffocate. Several institutes struggled to find a solution — they developed special materials, installed electric heating, and implemented various modern approaches.

Meie poisid lahendasid probleemi 500 rubla eest. Külm õhk, mis tuleb balloonist (ja alla vette minnes isegi -57), lasti läbi keerme, mis viidi läbi hiina termosest. Õhk soojeneb, inimesed lähevad vette ja saavad seal töötada.

Kuid tuled on liiga lihtsad, paljudest kasulikest funktsioonidest puudus. Otsinguoperatsioonide ajal pidi päästja pidevalt läbima tohutuid vahemaid, et kontrollida iga tule. Kui tuled on kümme — tähendab, et päästja peab iga 3-4 tunni järel läbima 30 km läbi taiga.

2018. aastal käivitas heategevusfond „Süsteem” projekti „Odüsseia” — konkursi, kus tiimid püüavad uusimate tehnoloogiate abil leida uusi viise kadunud inimeste päästmiseks looduses. Nikolai Nahhodkin ja Aleksandr Aitov koos sõpradega otsustasid osaleda — nimetasid oma meeskonna „Nahhodka” ja viisid oma lihtsa seadme, et seda teistega võisteldes täiustada.

Siseministeeriumi andmetel kadus 2017. aastal Venemaal peaaegu 84 tuhat inimest, kellest pooled ei leitud. Iga kadunud inimese otsimiseks pühendus keskmiselt sada inimest. Seetõttu sai konkursi "Odisseia" missiooniks "luua tehnoloogiad, mis aitavad leida kadunud inimesi metsas ilma sideallikateta. Need võivad olla seadmed, andurid, droonid, uued sidevahendid ja kõik, millele teie kujutlusvõime vaid suudab."

"Mitte ilmsete lahenduste – või fantaasiate – seast võib nimetada dirigible, mis on varustatud bio-radariga. Kuid meeskonnal ei olnud prototüüpi ja nad piirdusid vaid oma idee esitamisega," räägib konkursi ekspert Maksim Tšizhov.

Teine meeskond otsustas kasutada seismomeetrit – seadet, mis suudab maapinna vibratsioonide seas tuvastada inimeste samme ja näidata suunda, kust need tulevad. Prototüübi abil õnnestus isegi leida statist, kes mängis "kadunut" (nagu osalejad neid hellitavalt nimetasid), kuid kaugele konkursis meeskond ei jõudnud.

Juuni 2019. aastaks, pärast mitmeid katsetusi Leningradi, Moskva ja Kaluga piirkondade metsades, jõudis 19 parimat meeskonda poolfinaali. Nende ülesanne oli leida kahe statisti (üks liikuv, teine kohapeal) 4 ruutkilomeetri ulatuses vähem kui kahe tunni jooksul. Igal meeskonnal oli inimesi leidmiseks kaks katset.

„Poolfinaalide seas soovis üks meeskond luua droonide kärje, mis pidi lendama puude latvade all, olles juhitav tehisintellekti poolt, et määrata liikumissuund, jääda puutüvede vahele ja vältida oksi ja harulduse. Kasutades tehisintellekti, analüüsiks see ümbritsevat keskkonda ja tuvastaks inimese.

Kuid see lahendus on veel kaugel praktilisest rakendamisest. Arvan, et vajadus on umbes aasta, et see töötaks vähemalt testimisoludes,“ räägib Maksim Čizhov.

ALB-päring meeskond oli lähedal edule. Neil oli pardal valjuhääl, mis ühildus raadiosaatjaga, mikrofon, mis suutis kuulata ümbritsevat keskkonda, kaamera ja tehisintellekti ning koolitatud närvivõrguga arvuti, mis töötles kaamera pilte reaalajas, kus võis välja paisuda inimene.

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

Kuid enamik meeskondi seisid silmitsi sarnaste probleemidega - tehnoloogiad osutusid mitte sobivaks reaalse metsa tingimustes.

Arvutinägemine, millele paljud lootma panid, töötas testimisel parkides ja hõredates metsades, kuid osutus tihedate metsade puhul kasutuks.

Termovideokaamerad, millele lootis umbes kolmandik meeskondadest, ei osutunud samuti tõhusaks. Suvel — ajal, mil kaob kõige rohkem inimesi — kuumeneb lehestik nii palju, et muutub pidevaks kuumaks laiguks. Öösel on kergem otsida lühikese aja jooksul, kuid kuumi laike on ikka veel palju — kuumenenud tüved, loomad ja palju muud. Kahtlaste kohtade kontrollimiseks võiks kaamera aidata, kuid öösel on sellest vähe kasu.

Kõigele lisaks on termovideokaamerate hankimine osutunud keeruliseks. "Kahjuks on Euroopa Liidu ja teiste riikide kehtestatud piirangute tõttu head termovideokaamerad Venemaal vaikimisi kättesaamatud," ütles Aleksei Grishaev meeskonnast "Vershina", kes toetas just seda tehnoloogiat.

"Turul olevatel termovideokaameratel on digitaalsed väljundid, mille kaadrisagedus on 5-6 kaadrit sekundis, ning lisaks digitaalne analoogvideo väljund kõrge kaadrisagedusega, kuid madala pildikvaliteediga. Lõpuks leidsime väga hea Hiina termovideokaamera. Võib öelda, et meil vedas — Moskvas oli selline vaid üks. Kuid see edastas pilti väikesele monitoorile, kus ei olnud midagi näha."

Enamik meeskondi kasutas just videoväljundit. Meie meeskond suutis mudelit täiustada ja hankida kvaliteetset digitaalset pilti 30 kaadrit sekundis. Tulemuseks oli väga kõrgetasemeline termokaamera. Paremaid võib-olla leidub ainult sõjaväemudelite seas.

Kuid isegi need probleemid on alles algus. Lühikese aja jooksul, mil UAV lendas otsingualal, kogusid kaamerad ja termokaamerad kümnetuhandeid pilte. Nende edastamine otsepunkti oli võimatu — internetti ega mobiilsidekatet metsa kohal ei olnud. Seetõttu naasis droon punkti, kust salvestusi lahti ühendati, kulutades sellele mitte vähem kui pool tundi, ja tulemuseks saadi nii palju materjali, et füüsiliselt ei olnud seda tunde vaadata. Selles olukorras kasutas meeskond „Tipp“ spetsiaalset algoritmi, mis eraldas pilte, kus olid tuvastatud termilised anomaaliad. See vähendas andmete töötlemise aega.

„Me märkame, et mitte kõik meeskonnad, kes kvalifikatsiooni katsed läbisid, ei mõistnud, mis asi on mets. Seal levib raadiolainetus teistmoodi ja kaob piisavalt kiiresti,“ teatas pressikonverentsil Maksim Tšizov. „Nägime ka meeskondade üllatust, kui side kadus juba poolteist kilomeetrit alustada punktist. Mõne jaoks oli üllatuseks interneti puudumine metsas. Aga see on reaalsus. See on see mets, kus inimesed kaovad.“

Valgushelitehnoloogia on hästi toiminud. Finaali pääses neli meeskonda, kellest kolm tuginesid just sellele lahendusele. Nende seas on ka Jakuti „Naходка“.

„Kui nägime neid Moskva eeslinnade džungleid, mõistsime kohe — seal ei ole droonidega midagi teha. Iga tööriist on vajalik oma ülesande jaoks, ja need sobivad hästi suurte avatud alade vaatamiseks,“ ütleb Aleksander Aitov.

Poolfinaali jaoks oli meeskonnas ainult kolm inimest, kes läksid jalutama metsas ja paigaldasid otsingualal markerid. Ja seni, kuni paljud lahendasid inseneritehnilisi ülesandeid, töötas Nailek nagu päästjad. "Tuleb rakendada mitte agraarset psühholoogiat, kus lihtsalt kaetakse ala. Tuleb käituda nagu päästjal, asetada end kadunukese asemele, vaadata ligikaudset suunda, kuhu ta võiks minna, milliseid radu mööda."

Kuid Naileki markerid polnud enam nii lihtsad, nagu mõned aastad tagasi Jakutias. Team insenerid töötasid välja raadiokommunikatsiooni tehnoloogia, kasutades "Süsteemi" toetusi. Nüüd, kui inimene leiab markeri, vajutab ta nuppu, päästjad saavad kohe signaali ja teavad täpselt, millise markerite juures kadunud isik neid ootab. Droon ei ole otsimiseks, vaid signaali kordaja õhku tõstmiseks ja signalisatsiooni aktiveerimise raadiuse suurendamiseks markeritest.

Kaks muud meeskonda on loonud helimajakaid kasutades terveid otsimisseadmeid. Näiteks, meeskond MMS Rescue on loonud kaasaskantavate majakate võrgu, kus iga majakas on edastaja, võimaldades edastada signaali selle aktiveerimise kohta isegi juhul, kui sirgjooneline raadioside otsingukeskusega puudub.

„Meil on entusiastide grupp, kes on esmakordselt sellise ülesande kallal,“ ütlevad nad. „Oleme tegelenud teiste valdkondadega — tehnikaga, IT-ga, meil on spetsialiste kosmosetööstusest. Koondasime end, ajurünnakud toimusid ja otsustasime sellise lahenduse luua. Peamisteks kriteeriumiteks olid madal maksumus ja kasutusmugavus. Nii et inimesed saaksid ilma koolituseta seda võtta ja rakendada.“

Teine meeskond — „Stratonautid“ — suutis sarnase lahenduse abil statisti kiiremini leida kui keegi teine. Nad arendasid välja spetsiaalse rakenduse, mis jälgis nii drooni asukohta, majakate paiknemist kui ka kõikide päästjate asukohti. Droon, mis toimetas majakaid, töötas ka kogu süsteemi jaoks edastajana, et signaal majakast ei kaoks metsa.

«See ei olnud lihtne. Ühel päeval said me hästi märjaks. Kaks meie inimest läksid metsa läbi vistrikute ja nad mõistsid, et see ei olnud kaugeltki piknikul käimine. Kuid väsinud ja rahulolevana naasid nad — me leidsime inimese mõlemas katses vaid 45 minutiga,» jutustab Stanislav Jurčenko "Stratonaute'ist".

«Me tõime droonide abil majakad tsooni keskele, et tagada maksimaalne katvus. Ühe lennu jooksul võib droon kanda ainult ühte majakat. See võtab kaua aega — kuid kiiremini kui inimene. Kasutasime väikeseid kompaktseid DJI Mavick droone — majaka suurus on nende jaoks. See on maksimum, mida nad kanda saavad, kuid on mõistlik. Muidugi, oleks soov leida täiesti autonoomne lahendus. AI-ga, et droon skaneeriks metsa ja määraks maandumispunktid. Meil on praegu operaator, kuid kilomeetri kaugusel, kui ei kasuta lisa seadmeid — side kaob. Seetõttu mõtleme järgmises etapis midagi välja.»

Kuid ükski meeskond ei leidnud liikumatut inimest, ja mis kõige tähtsam — ei suutnud nad välja mõelda, kuidas seda teha. Teoreetiliselt oli võimalus teda leida ainult „Tipu” meeskonnal, kes kõikidest raskustest hoolimata suutis inimese leida ja kuuma visiooni ja kaameraga finaali pääseda.

„Alguses oli meil idee kasutada kahte lennukuuluvat drooni,” räägib Aleksei Grishaev „Tipust”, „Me kavandasime neid atmosfääri koostise määramiseks ning meil on siiani ülesanne luua igasuguste ilmastikuolude jaoks sobiv BPDA. Otsustasime, et proovime neid ka selles konkursis. Igaühe kiirus on vahemikus 90 kuni 260 km/h. Suur kiirus ja ainulaadsed aerodünaamilised omadused BPDA-l võimaldavad otsimist igasugustes ilmaoludes ja võimaldavad piisavalt kiirelt skaneerida määratud piirkonda.”

Selliste seadmete eeliseks on see, et need ei kuku alla siis, kui mootor peatub, vaid jätkavad libisemist ja maanduvad langevarjuga. Puuduseks on see, et nad ei ole nii manööverdusvõimelised kui kvadrooperid.

Peamise drooni «Vägevus» küljes on meeskonna poolt täiustatud termovaatleja ja kõrglahutusega fotokaamera, teisel droonil on ainult fotokaamera. Peamise drooni pardal on mikrokontroller, mis meeskonna arendatud tarkvara abil iseseisvalt tuvastab termilisi anomaaliaid ja saadab nende koordinaadid koos üksikasjaliku pildiga mõlemast kaamerast. «Nii ei pea me kogu materjali ise läbi vaatama, mis tähendab umbes 12 000 pilti tunni lennu jooksul.»

Kuid lennuki tehnoloogia loodi meeskonna poolt hiljuti ja sellega oli veel palju probleeme — kästartesüsteemiga, langevarjuga ja automaatpilotiga. «Kartsime seda proovile võtta — see võis lihtsalt alla kukkuda. Soovisime vältida tehnilisi probleeme. Seetõttu valisime klassikalise lahenduse — DJI Matrice 600 Pro.»

Vaatamata kõikidele raskustele, mille tõttu paljud loobusid kaameratest ja termovaatlejatest, suutis Vägevus leida statisti. See nõudis suurt tööd, esiteks termovaatleja osas, teiseks probleemide lahendamisel ise otsingute meetoditega.

Kolme kuu jooksul testisime tehnoloogiat, mis võimaldas soojuskaameral vaadata puude okste vahelt maapinda. "Oli õnne, sest statistide marsruut kulges sellistes metsades, kus ükski soojuskaamera midagi ei näe. Ja kui inimene väsib ja istub kuskil kuuse alla — on teda leidmine pea võimatu."
Alates algusest loobusime metsade täielikust läbikaevamisest meie droonide abil. Selle asemel otsustasime otsida inimest, lendades üle raiesalpade, puhkemetsade ja avatud alade. Ma jõudsin kohale ette, et uurida maastikku, ja, kasutades kõiki saadaval olevaid kaarte, joonistasin droonide marsruudid ainult nende kohtade kohale, kus teoreetiliselt võiks inimene nähtav olla."

Alekséi sõnul on mitme drooni samaaegne kasutamine väga kallis (üks kandja koos otsingulahendusega maksab üle 2 miljoni rubla), kuid lõpuks tuleb see teha. Ta usub, et see annab võimaluse leida liikumatu statist. "Me tahtsime algusest peale otsida just lamavat inimest. Meile tundus, et liikuvat leiame niikuinii. Ja jälgimisgrupid — otsisid ainult liikuvat."

Küsin Aleksandr Aitovilt meeskonnast 'Leidmine' — kas nad ei arva, et kõik on juba surnud staatilisest inimesest? Sest tema jaoks on signaalid kasutud.

Ta mõtles natuke. Tundus, et kõik teised meeskonnad rääkisid naeratades ja silmad sädelemas insenerilahendustest. MMS Rescue poisid naljatasid, et kukkunud signaal võiks langeda otse lamavale inimesele. 'Stratonautide' meeskond tunnustas, et see on keeruline üleülesanne, mille jaoks pole praegu ideid. Ent 'Leidmine' rikka rääkis, minu arust, segu kurbusest ja lootusest:

— Meie taigas kadus tüdruk, kolme ja poole aasta vanune. Ta viibis seal kaksteist päeva, ja kümme päeva otsis suur hulk inimesi. Kui nad ta leidsid, siis ta lamaski rohus, pealt oli teda praktiliselt näha. Nad leidsid vaid läbi harimise.

Kui signaalid oleksid olnud paigutatud... kolme ja poole aasta vanune laps on juba piisavalt teadlik. Ja võib-olla oleks ta lähenenud ja nuppudele vajutanud. Ma arvan, et osa elu oleks päästetud.

— Kas ta päästeti?

— Jah, tema päästeti.

Sügiseks sõidavad neli meeskonda Vologda oblastisse ning nende ülesanne muutub tunduvalt keerulisemaks — leida inimene 10-kilomeetrise raadiusega. See tähendab ala, mis on suurem kui 300 ruutkilomeetrit. Olukordades, kus drone'il on lennuaeg 30 minutit, takistavad puud nägemist ning side kaob juba pärast kilomeetrit. Nagu ütleb Maxim Chizhov, pole seni ükski prototüüp sellistele tingimustele vastavaks valmis, kuigi ta usub, et kõigil on võimalus. Grigory Sergeev, otsingupäästemeeskonna "Lisa Alert" esimees, lisab:

„Täna oleme valmis kasutama osasid tehnoloogiaid, mida oleme näinud, ja see osutub tõhusaks. Ja ma kutsun üles kõiki osalejaid ja mitteosalejaid – katsetage tehnoloogiaid! Tulge meiega otsingutele! Ja siis ei ole kellelegi saladuseks, et mets ei ole raadiosignaalidele läbipaistev ning soojuskaamera ei näe läbi puude. Minu peamine unistus on leida vähemate jõududega rohkem inimesi.”

Allikas: habr.com