Á hverju ári leita björgunarmenn að tugum þúsunda sem saknað er í náttúrunni. Frá borgunum virðist tæknimáttur okkar svo gífurlegur að hann ræður við hvaða verkefni sem er. Það virðist vera að taka tugi dróna, tengja myndavél og hitamyndavél við hvern og einn, tengja tauganet og það er það - það finnur hvern sem er eftir 15 mínútur. En þetta er alls ekki satt.
Hingað til hefur tæknin staðið frammi fyrir miklum takmörkunum og björgunarsveitir eru að greiða stór svæði með hundruðum sjálfboðaliða.
Á síðasta ári hóf Sistema góðgerðarsjóðurinn Odyssey verkefnið til að finna nýja tækni til að leita að fólki. Hundruð verkfræðinga og hönnuða tóku þátt í því. En jafnvel tæknifróðir og reyndir menn áttuðu sig stundum ekki á því hversu órjúfanlegur skógurinn er tækninni.
Árið 2013 hurfu tvær litlar stúlkur, Alina Ivanova og Ayana Vinokurova, í þorpinu Sinsk í Jakútíu. Gífurlegar hersveitir voru settar á vettvang til að leita að þeim: Þeir útbjuggu hundruð sjálfboðaliða, björgunarsveitir, kafara og dróna með hitamyndavélum. Upptökur úr þyrlunni voru gerðar opinberar svo allir gætu skoðað upptökurnar á netinu. En styrkurinn var ekki nægur. Hvað varð um stúlkurnar er enn óljóst.
Yakutia er risastór. Ef það væri ríki væri það meðal þeirra tíu stærstu að flatarmáli. En innan við milljón manns búa á þessu risastóra landsvæði. Í slíkri endalausri, yfirgefinni taiga, starfaði Nikolai Nakhodkin í 12 ár í björgunarsveitinni í Jakútíu, þar af 9 sem leiðtogi. Þegar aðstæður eru verri en nokkru sinni fyrr og fjármagn af skornum skammti verðum við að finna nýjar leiðir til að finna fólk. Og eins og Nikolai segir, hugmyndir koma ekki frá góðu lífi.
Nikolay Nakhodkin
Síðan 2010 hefur Yakutia björgunarþjónustan notað dróna. Þetta er aðskilin stofnun frá neyðarástandsráðuneytinu í Rússlandi, fjármögnuð af lýðveldinu sjálfu. Það eru engar jafn strangar reglur um búnað og því fór neyðarástandsráðuneytið að nota dróna löngu seinna. Innan þjónustunnar er einnig vísindahópur þar sem áhugasamir verkfræðingar eru að þróa hagnýta tækni fyrir björgunarmenn.
„Núverandi leitaraðferðir sem neyðarástandsráðuneytið, björgunarsveitir og alls kyns löggæslustofnanir hafa ekki breyst síðan á þriðja áratugnum. Spormaðurinn fylgir slóðinni, hundurinn hjálpar til við að villast ekki,“ segir Alexander Aitov, sem var leiðtogi vísindahópsins. „Ef maður finnst ekki, rís heilt þorp, tvö, þrjú, í Jakútíu. Allir sameinast og greiða skóga. Til að leita að lifandi manneskju er hver klukkutími mikilvægur og tíminn er fljótur að renna út. Það er aldrei nóg af því. Þegar harmleikurinn varð í Sinsk var mikið af fólki og tækjum að verki en án árangurs. Svipaðar aðstæður gerast þegar leitað er í eyði Taiga. Til þess að leiðrétta þetta einhvern veginn kom sú hugmynd að líta ekki á hinn týnda mann sem óvirkan hlekk, heldur að nota eigin löngun til að bjarga sjálfum sér og virkum lífsþorsta sínum.“
Björgunarmenn ákváðu að setja saman björgunarljós og hljóðvita - frekar stór en létt tæki sem gefa frá sér hátt hljóð og ljóma í langan tíma og vekja athygli dag og nótt. Týndur einstaklingur, sem kemur til þeirra, finnur vatn, kex og eldspýtur - og á sama tíma leiðbeiningar um að sitja kyrr og bíða eftir björgunarmönnum.
Slíkar vitar eru staðsettir í þriggja kílómetra fjarlægð hvor frá öðrum og umkringja áætlaða leitarsvæði að týndu manneskjunni. Þeir gefa frá sér lágt hljóð, eins og bíll urði - því há tíðni breiðist mun verr út í skóginum. Oft héldu þeir sem bjargað var að þeir væru að fylgja veghljóðinu eða hópur ferðamanna sem ætlaði að fara.
Vitar voru ótrúlega einfaldir. Þetta var ekki í fyrsta skipti sem vísindahópurinn innleiddi frumlegar en sniðugar lausnir.
„Til dæmis þróuðu þeir fljótandi búning fyrir björgunarmenn. Buxurnar og jakkinn líta út eins og venjulegir gallar en í vatninu halda þeir manni á floti. Til að vera algjörlega nytsamleg er jakkafötin tveggja laga. Pólýúretan froðukorn eru saumuð að innan. Það er þróun fyrir köfun kafara við lágan hita. Þegar þrýstiloft þenst út í köldu veðri verða lokar þaktir frosti og manneskjan kafnar. Nokkrar stofnanir gátu ekki fundið út hvað ætti að gera við þetta - þær þróuðu sérstök efni, framleiddu rafhitun og kynntu alls kyns nútímaaðferðir.
Krakkarnir okkar leystu vandamálið fyrir 500 rúblur. Þeir fóru í gegnum kalda loftið sem kemur frá strokknum (og þeir fara undir vatn jafnvel við -57) í gegnum spólu sem fór í gegnum kínverskan hitabrúsa. Loftið hitnar, fólk fer undir vatn og getur unnið þar.“
En leiðarljósin eru of einföld; þau skortir margar gagnlegar aðgerðir. Við leitaraðgerðir þurfti björgunarmaðurinn reglulega að hlaupa langar vegalengdir til að athuga hvern vita. Ef það eru tíu vitar, þá verður björgunarmaðurinn að ganga 30 km í gegnum taiga á 3-4 tíma fresti.
Árið 2018 setti góðgerðarsjóðurinn Sistema af stað Odyssey verkefnið, keppni fyrir teymi sem munu, með nýrri tækni, reyna að finna nýjustu leiðir til að bjarga týndu fólki í náttúrunni. Nikolai Nakhodkin og Alexander Aitov og vinir þeirra ákváðu að taka þátt - þeir kölluðu liðið "Nakhodka" og komu með einfaldasta tækið sitt til að bæta það í samkeppni við aðra.
Samkvæmt upplýsingum frá innanríkisráðuneytinu hurfu tæplega 2017 þúsund manns í Rússlandi árið 84 og helmingur þeirra fannst ekki. Að meðaltali leituðu eitt hundrað manns að hverjum týndum manni. Þess vegna var markmið Odyssey-keppninnar „að búa til tækni sem mun hjálpa til við að finna týnda fólk í skóginum án samskipta. Þetta gætu verið tæki, skynjarar, drónar, nýir samskiptaleiðir og allt sem ímyndunaraflið þitt getur.“
„Ein af þeim lausnum sem ekki eru augljósar – eða ímyndunarafl – er loftskip búið lífradarkerfi. En liðið var ekki með frumgerð og það takmarkaði sig við að kynna hugmynd sína aðeins,“ segir keppnissérfræðingurinn Maxim Chizhov.
Annað teymi ákvað að nota jarðskjálftaskynjara - tæki sem, meðal titrings á jörðu niðri, getur greint mannskref og sýnt í hvaða átt þau koma. Með hjálp frumgerðarinnar tókst þeim meira að segja að finna aukamann sem sýndi „týnda“ (eins og þátttakendur kölluðu þá ástúðlega), en liðið komst ekki langt í keppninni.
Í júní 2019, eftir nokkur æfingapróf í skógum Leningrad, Moskvu og Kaluga, komust 19 bestu liðin í undanúrslit. Þeir fengu það verkefni að finna tvo aukahluti á innan við 2 klukkustundum á 4 ferkílómetra svæði. Annar var á ferð í gegnum skóginn, hinn lá á einum stað. Hvert lið gerði tvær tilraunir til að finna manneskjuna.
„Meðal sem kepptu í undanúrslitum vildi eitt lið búa til kvik af drónum sem þurftu að fljúga undir trjátoppunum, stjórnað af gervigreind, ákvarða hreyfistefnu, fljúga um stofna, forðast greinar og kvisti. Með því að nota gervigreind myndi það greina umhverfið og bera kennsl á manneskjuna.
En þessi lausn er enn frekar langt frá því að vera útfærð í virku formi. Ég held að það muni taka um það bil ár fyrir það að virka, að minnsta kosti við prófunaraðstæður,“ segir Maxim Chizhov.
ALB-leitarhópurinn var nálægt árangri. Þeir höfðu um borð hátalara sem tengdist talstöð, hljóðnema sem gat hlustað á rýmið í kring, myndavél og tölvu með gervigreind og þjálfað taugakerfi sem vann myndir úr myndavélinni í rauntíma, þar sem maður gat sjást.
„Rekstraraðili gat greint ekki þúsundir mynda, sem er líkamlega ómögulegt, heldur tugi eða jafnvel einingar, og síðan tekið ákvörðun: hvort breyta ætti leið dróna, hvort þörf sé á viðbótardróna til könnunar, eða senda strax leitarhóp. ”
En flest lið stóðu frammi fyrir svipuðum vandamálum - tæknin var ekki aðlöguð að aðstæðum í alvöru skógi.
Tölvusjón, sem margir treystu á, virkaði í prófunum í almenningsgörðum og skóglendi - en reyndist gagnslaus í þéttum skógum.
Hitamyndavélar, sem um þriðjungur liðanna vonaðist eftir, reyndust einnig árangurslausar. Á sumrin - og það er þegar flestir hverfa - hitnar laufið svo mikið að það breytist í samfelldan heitan reit. Auðveldara er að leita á stuttum tíma á nóttunni en samt er mikið af hitablettum - upphitaðir stubbar, dýr og margt fleira. Myndavél gæti hjálpað til við að sannreyna grunsamlega staði, en á nóttunni kemur hún að litlu gagni.
Í ofanálag reyndist erfitt að fá hitamyndavélar. „Því miður, vegna takmarkana sem ESB og önnur lönd setja á okkur, eru góðar hitamyndavélar ekki fáanlegar í Rússlandi,“ sagði Alexey Grishaev frá Vershina teyminu, sem treysti á þessa tækni.
„Hitamyndavélar sem eru fáanlegar á markaðnum eru með stafrænt úttak með tíðni 5-6 ramma á sekúndu og auka hliðrænt myndbandsúttak með háum rammahraða en lágum myndgæðum. Á endanum fundum við mjög góða kínverska hitamyndavél. Það má segja að við höfum verið heppin - það var bara einn svona í Moskvu. En það sýndi mynd á litlum skjá þar sem ekkert sást.
Flest lið notuðu myndbandsúttakið. Liðinu okkar tókst að betrumbæta líkanið og fá hágæða stafræna mynd úr því með 30 ramma tíðni á sekúndu. Útkoman er mjög alvarlegt hitamyndatæki. Sennilega eru bara hernaðarlíkön betri.“
En jafnvel þessi vandamál eru aðeins byrjunin. Á þeim stutta tíma sem flugvélin flaug yfir leitarsvæðið söfnuðu myndavélar og hitamyndavélar tugum þúsunda mynda. Það var ómögulegt að senda þau til marks á flugu - það var ekkert internet eða farsímasamskipti fyrir ofan skóginn. Þess vegna sneri dróninn aftur að málinu, upptökunum var hlaðið niður af miðlum hans, eyddu að minnsta kosti hálftíma í þetta og á endanum fengu þeir svo mikið efni að ekki væri líkamlega hægt að skoða það á klukkustundum. Í þessum aðstæðum notaði Vershina teymið sérstakt reiknirit sem auðkenndi myndir þar sem hitauppstreymi greindust. Þetta stytti gagnavinnslutíma.
„Við sáum að ekki öll liðin sem komu í hæfisprófin skildu hvað skógur er. Að í skóginum dreifist útvarpsmerkið á annan hátt og glatist nokkuð hratt,“ sagði Maxim Chizhov á blaðamannafundi. „Við sáum líka undrun liðanna þegar sambandið rofnaði þegar í einn og hálfan kílómetra fjarlægð frá upphafsstað. Fyrir suma kom skortur á interneti fyrir ofan skóginn á óvart. En þetta er raunveruleikinn. Þetta er skógurinn þar sem fólk villast.“
Tæknin sem byggir á ljós- og hljóðvita hefur sýnt sig vel. Fjögur lið komust í úrslit, þar af þrjú sem treystu á þessa ákvörðun. Meðal þeirra er „Nakhodka“ frá Yakutia.
„Þegar við sáum þennan frumskóg nálægt Moskvu áttuðum við okkur strax á því að það var ekkert með dróna að gera þar. Hvert verkfæri þarf fyrir ákveðið verkefni og þau eru góð til að skoða stór opin rými,“ segir Alexander Aitov.
Þegar komið var í undanúrslitin var liðið aðeins með þrjá menn sem gengu í gegnum skóginn og settu leiðarljós á leitarsvæðið. Og á meðan margir voru að leysa verkfræðileg vandamál, vann Nakhodka eins og björgunarmenn. „Þú verður að nota ekki landbúnaðarsálfræði þegar þú ert bara að ná yfir svæðið. Þú þarft að haga þér eins og björgunarmaður, setja þig í stað þess sem saknað er, líta á hvaða átt hann getur farið, hvaða leiðir.“
En á þessum tíma voru Nakhodka-vitarnir ekki lengur eins einfaldir og þeir höfðu verið í Yakutia fyrir nokkrum árum. Með aðstoð Sistema-styrkja þróuðu verkfræðingar liðsins fjarskiptatækni. Nú þegar maður finnur vita ýtir hann á takka, björgunarmenn fá strax merki og vita nákvæmlega við hvaða vita týndi maðurinn bíður þeirra. UAV er ekki nauðsynlegt til að leita, heldur til að lyfta útvarpsmerkjaendurvarpi upp í loftið og auka sendingarradíus virkjunarmerkja frá leiðarljósum.
Tvö lið til viðbótar hafa þróað heil leitarkerfi byggð á hljóðvita. Til dæmis hefur MMS björgunarsveitin búið til net af færanlegum vitaum, þar sem hver leiðarvísir er endurvarpi, sem gerir það mögulegt að senda merki um virkjun þess jafnvel þótt bein fjarskiptasamband sé ekki við höfuðstöðvar leitar.
„Við erum með hóp áhugamanna sem tóku að sér þetta verkefni í fyrsta skipti,“ segja þeir. „Við tókum þátt í öðrum atvinnugreinum - tækni, upplýsingatækni, við erum með sérfræðinga frá geimsviðinu. Við tókum okkur saman, stormuðum og ákváðum að taka þessa ákvörðun. Helstu viðmiðin voru lágur kostnaður og auðveld notkun. Svo að fólk án þjálfunar geti tekið það og beitt því.“
Annað lið, Stratonauts, gat fundið aukamann hraðast með því að nota svipaða lausn. Þeir þróuðu sérstakt forrit sem fylgdist með staðsetningu dróna, staðsetningu vitanna og staðsetningu allra björgunarmanna. Dróninn sem sendi vitana virkaði einnig sem endurvarpi fyrir allt kerfið, svo að merkið frá vitanum týndist ekki í skóginum.
„Þetta var ekki auðvelt. Einn daginn urðum við mjög blautir. Tveir af okkar fólki fóru inn í skóginn í gegnum vindhviða og komust að því að þetta var langt frá því að fara í lautarferð. En við komum þreyttir og ánægðir til baka - eftir allt saman fundum við manneskjuna í báðum tilraunum á aðeins 45 mínútum,“ segir Stanislav Yurchenko hjá Stratonauts.
„Við notuðum dróna til að færa leiðarljós í miðju svæðisins til að tryggja hámarks umfjöllun. Dróninn getur borið eitt leiðarljós í einu flugi. Það er langt - en hraðar en maður. Við notuðum litla þétta dróna DJI Mavick - eitt leiðarljós er á stærð við hann. Þetta er hámarkið sem það getur borið, en það gengur út á fjárhagsáætlun. Auðvitað vil ég finna algjörlega sjálfstæða lausn. Með gervigreind, þannig að dróninn skannar skóginn og ákvarðar losunarpunkta. Við erum núna með símafyrirtæki, en eftir kílómetra, ef við notum ekki viðbótartæki, lýkur tengingunni. Þess vegna, á næsta stigi munum við koma með eitthvað.“
En ekki eitt einasta lið fann hreyfingarlausa manneskju og síðast en ekki síst, þeir komust aldrei að því hvernig ætti að gera það. Fræðilega séð átti aðeins Vershina-liðið möguleika á að finna hann, sem þrátt fyrir alla erfiðleikana tókst að finna manninn og komast í úrslit með hitamyndavél og myndavél.
„Upphaflega fengum við þá hugmynd að nota tvo dróna af flugvélagerð,“ segir Alexey Grishaev frá Vershina, „Við þróuðum þá til að ákvarða samsetningu andrúmsloftsins og við höfum enn það verkefni að búa til flugvél fyrir allar veðurfar. Við ákváðum að prófa þá í þessari keppni. Hraði hvers og eins er frá 90 til 260 km/klst. Háhraðinn og einstakir loftaflfræðilegir eiginleikar UAV veita möguleika á að leita við hvaða veðurskilyrði sem er og gera þér kleift að skanna tiltekið svæði fljótt.
Kosturinn við slík tæki er að þau detta ekki þegar slökkt er á vélinni heldur halda áfram að renna og lenda með fallhlíf. Gallinn er sá að þeir eru ekki eins meðfærilegir og quadcopters.
Aðal Vershina dróninn er búinn hitamyndavél og háupplausnarmyndavél sem teymið breytti, en seinni dróninn er aðeins með myndavél. Um borð í aðal UAV er örtölva sem, með því að nota hugbúnað sem teymið hefur þróað, skynjar varmafrávik sjálfstætt og sendir hnit þeirra með nákvæmri mynd frá báðum myndavélum. „Þannig þurfum við ekki að horfa á allt efnið í beinni, sem, til að gefa þér hugmynd, er um 12 myndir á klukkustund af flugi.
En teymið hafði nýlega búið til flugvélatæknina og það voru enn mörg vandamál með hana - með skotkerfið, með fallhlífinni, með sjálfstýringunni. „Við vorum hrædd við að fara með hann í próf - hann gæti bara dottið. Ég vildi forðast tæknileg vandamál. Þess vegna tókum við klassíska lausn - DJI Matrice 600 Pro.
Þrátt fyrir alla erfiðleikana, vegna þess að margar yfirgefna myndavélar og hitamyndavélar, gat Vershina fundið aukabúnað. Þetta krafðist mikillar vinnu, í fyrsta lagi með hitamyndavélina og í öðru lagi með leitaraðferðirnar sjálfar.
Í þrjá mánuði prófaði teymið tækni sem gerði hitamyndavél kleift að skoða jörðina á milli tjaldhiminna. „Það var einhver heppni því leið aukapersónanna lá í gegnum slíka skóga að ekki einn einasti varmamyndari myndi sjá neitt. Og ef maður er þreyttur og sest einhvers staðar undir tré, verður ómögulegt að finna hann.
Frá upphafi neituðum við að greiða skóginn algjörlega með UAV okkar. Í staðinn ákváðum við að leita að viðkomandi með því að fljúga yfir rjóður, rjóður og opin svæði. Ég mætti á staðinn fyrirfram til að kanna svæðið og með því að nota öll tiltæk kort á netinu teiknaði ég flugleiðir fyrir flugvélina aðeins yfir þá staði þar sem maður gæti fræðilega séð verið sýnilegur.
Samkvæmt Alexey er mjög dýrt að nota nokkra dróna í einu í einu (einn flutningsaðili með tæknilausn til að leita um borð kostar meira en 2 milljónir rúblur), en á endanum verður það nauðsynlegt. Hann telur að þetta gefi tækifæri til að koma auga á kyrrstæða aukabúnað. „Okkur langaði í upphafi að leita að rúmliggjandi einstaklingi. Okkur virtist sem við myndum samt finna eitthvað farsíma. Og liðin með leiðarljós voru aðeins að leita að einhverju á hreyfingu.“
Ég spurði Alexander Aitov frá Nakhodka teyminu - halda þeir ekki að allir hafi þegar grafið fasta manneskju fyrirfram? Enda eru vitar ónýtir fyrir hann.
Hann hugsaði sig um. Mér virtist sem öll hin liðin væru að tala um að leysa verkfræðileg vandamál með brosi og blik í augum. Strákarnir í MMS Rescue grínuðust með því að látinn vita gæti fallið beint á liggjandi mann. „Stratonautarnir“ viðurkenndu að þetta væri mjög erfitt ofurverkefni sem engar hugmyndir eru enn til um. Og björgunarmaðurinn frá Nakhodka talaði, eins og mér sýndist, með blöndu af sorg og von:
— Þriggja og hálfs árs stúlka hvarf í taiga okkar. Þar var hún í tólf daga og í tíu daga var leitað af fjölda fólks. Þegar þeir fundu hana lá hún í grasinu, nánast ósýnileg að ofan. Finnst aðeins með því að greiða.
Ef leiðarljós væru sett... þriggja og hálfs árs er barnið þegar með meðvitund. Og kannski hefði hún nálgast hann og ýtt á takkann. Ég held að einhverjum mannslífum hefði verið bjargað.
- Var henni bjargað?
- Hún já.
Í haust munu liðin fjögur sem eftir eru fara til Vologda-svæðisins og verkefnið sem liggur fyrir þeim verður mun erfiðara - að finna mann á svæði með 10 kílómetra radíus. Það er yfir svæði sem er yfir 300 ferkílómetrar. Við aðstæður þar sem dróninn er í hálftíma flugi er sjónin brotin af trjátoppunum og fjarskipti hverfa eftir aðeins kílómetra. Eins og Maxim Chizhov segir, er ekki ein frumgerð tilbúin fyrir slíkar aðstæður, þó hann telji að allir eigi möguleika. Grigory Sergeev, formaður Lisa Alert leitar- og björgunarsveitarinnar, bætir við:
„Í dag erum við tilbúin að nota nokkra tækni sem við höfum séð og það mun skila árangri. Og ég hvet alla þátttakendur og ekki þátttakendur - krakkar, prófaðu tæknina! Komdu og leitaðu með okkur! Og þá mun engum dyljast að skógurinn er ógagnsær fyrir útvarpsmerkjum og hitamyndarinn sér ekki í gegnum krónurnar. Helsti draumur minn er að finna fleira fólk með minni fyrirhöfn.“
Heimild: www.habr.com