Ogni anno i soccorritori cercano decine di migliaia di persone scomparse in condizioni selvagge. Dalle città, la nostra potenza tecnologica sembra così enorme che può affrontare qualsiasi compito. Sembra semplice: prendi un reparto di droni, attacca una camera e un termoscanner a ciascuno, collega una rete neurale e voilà — troverà chiunque in 15 minuti. Ma non è affatto così.
Fino ad ora, le tecnologie si scontrano con una massa di limitazioni, e i gruppi di soccorso perlustrano enormi aree con centinaia di volontari.
L'anno scorso, il fondo benefico "Sistema" ha lanciato il progetto "Odissea" per trovare nuove tecnologie di ricerca delle persone. Hanno partecipato centinaia di ingegneri e costruttori. Ma anche persone tecnicamente preparate e con esperienza a volte non sospettavano quanto fosse inaccessibile la foresta per le tecnologie.
Nel 2013, nel villaggio di Sinsk, in Yakutia, sono scomparse due bambine: Alina Ivanova e Ayana Vinokurova. Per la loro ricerca sono state mobilitate enormi forze: sono stati impiegati centinaia di volontari, squadre di soccorritori, sub, droni con termocamere. I filmati dall'elicottero sono stati resi pubblici affinché potessero essere visualizzati da tutti su Internet. Ma non è bastato. Cosa sia successo alle bambine è ancora sconosciuto.
La Yakutia è enorme. Se fosse uno stato, sarebbe tra i dieci più grandi per superficie. Ma su un territorio gigantesco vivono meno di un milione di persone. In una taiga desolata e infinita, Nikolai Nakhodkin ha lavorato per 12 anni nel Servizio di soccorso della Yakutia, di cui 9 come capo. Quando le condizioni sono estremamente difficili e le risorse scarse, è necessario inventare nuovi modi per cercare persone. E come dice Nikolai, le idee non nascono in un bel giardino.
Nikolai Nakhodkin
Dal 2010, il Servizio di soccorso della Yakutia utilizza droni. È un'organizzazione separata dal Ministero delle Emergenze della Federazione Russa, finanziata dalla stessa repubblica. Non ci sono regole così rigide per l'equipaggiamento, quindi i droni sono stati adottati nel Ministero molto più tardi. Esiste anche un gruppo scientifico all'interno del servizio, dove gli ingegneri appassionati lavorano allo sviluppo di tecnologie applicate per i soccorritori.
«I metodi di ricerca esistenti utilizzati dal Ministero per le situazioni di emergenza, dai servizi di soccorso e in tutte le forze dell'ordine non sono cambiati dagli anni '30. Il cercatore segue le tracce, il cane aiuta a non perdere la direzione», racconta Aleksandr Aitov, che era il capo del gruppo di ricerca. «Se una persona non viene trovata, intere villaggi, due o tre, si mobilitano in Yakutia. Tutti si uniscono e perlustrano le foreste. Ogni ora è importante per trovare una persona viva e il tempo passa veloce. È sempre poco. Quando si è verificata la tragedia a Sinskoe, sono state coinvolte molte persone e mezzi, ma senza risultati. Situazioni simili si verificano nelle ricerche nella taiga deserta. Per correggere in qualche modo questa situazione, è venuta l'idea di non considerare la persona scomparsa come un anello passivo, ma di sfruttare il suo desiderio di salvarsi e la sua sete di vita».
I soccorritori e ingegneri hanno deciso di raccogliere fari di salvataggio sonori e luminosi — dispositivi abbastanza grandi, ma leggeri, che emettono un forte suono e brillano a lungo, attirando l'attenzione sia di giorno che di notte. Una persona persa che si avvicina a essi troverà acqua, gallette e fiammiferi — e insieme un istruzioni su come rimanere in un luogo e aspettare i soccorritori.
Questi fari sono posizionati a distanza di tre chilometri l'uno dall'altro e circondano l'area di ricerca approssimativa della persona scomparsa. Il suono che emettono è basso, come il ronzio di un'auto — perché le alte frequenze si propagano molto peggio nella foresta. Spesso i salvati pensavano di avvicinarsi al suono di una strada o a un gruppo di turisti in partenza.
I fari erano incredibilmente semplici. Il gruppo di ricerca aveva già implementato in precedenza soluzioni semplici, ma geniali.
«Ad esempio, hanno sviluppato un costume galleggiante per i soccorritori. I pantaloni e la giacca sembrano abbigliamento da lavoro normale, ma in acqua sostengono la persona in superficie. Parlando in modo utilitaristico, il costume è a due strati. All'interno sono cucite delle palline di poliuretano espanso. È stata realizzata una progettazione per permettere ai sub di immergersi a basse temperature. Con l'espansione dell'aria compressa al freddo, le valvole si coprono di ghiaccio e la persona si soffoca. Alcuni istituti non sapevano come affrontare questo problema — stavano sviluppando materiali speciali, creando riscaldamenti elettrici, implementando vari approcci moderni.
I nostri ragazzi hanno risolto il problema per 500 rubli. L'aria fredda che esce dal cilindro (e che scende fino a -57) passava attraverso una serpentina, inserita in un thermos cinese. L'aria si riscalda, le persone scendono in acqua e possono lavorare lì.
Ma i fari erano troppo semplici, mancavano molte funzioni utili. Durante le operazioni di ricerca, il soccorritore doveva regolarmente percorrere enormi distanze per controllare ogni faro. Se ci sono dieci fari, significa che il soccorritore deve attraversare 30 km nella taiga ogni 3-4 ore.
Nel 2018, la fondazione benefica "Sistema" ha lanciato il progetto "Odissea" — un concorso per squadre che, usando nuove tecnologie, tenteranno di trovare metodi innovativi per salvare le persone scomparse nella natura selvaggia. Nikolai Nakhodkin e Alexander Aitov, insieme ai loro amici, hanno deciso di partecipare — hanno chiamato la loro squadra "Nakhodka" e hanno portato il loro dispositivo più semplice per perfezionarlo nella competizione con gli altri.
Secondo i dati del Ministero degli Interni, nel 2017 in Russia sono scomparse quasi 84 mila persone, e la metà di esse non è stata trovata. Ogni persona scomparsa è stata cercata in media da cento persone. Pertanto, la missione del concorso "Odissea" è stata "creare tecnologie che aiutino a trovare persone scomparse nei boschi senza fonti di comunicazione. Possono essere dispositivi, sensori, droni, nuovi mezzi di comunicazione e tutto ciò che la vostra immaginazione può concepire."
"Delle soluzioni poco ovvie — o fantasiose — si può citare il dirigibile, dotato di un sistema di bioradar. Ma la squadra non aveva un prototipo e si è limitata solo a presentare la propria idea," racconta l'esperto del concorso Maxim Chizhov.
Un'altra squadra ha deciso di utilizzare un sensore sismico — un dispositivo che può riconoscere passi umani tra le vibrazioni del terreno e mostrare la direzione da cui provengono. Con il prototipo sono riusciti anche a trovare un comparsa che interpretava un "perduto" (come affettuosamente li chiamavano i partecipanti), ma la squadra non è andata lontano nella competizione.
Entro giugno 2019, dopo diversi test di allenamento nelle foreste di Leningrado, Mosca e Kaluga, 19 delle migliori squadre sono arrivate in semifinale. A loro è stato assegnato il compito di trovare due figuranti in meno di 2 ore in un'area di 4 chilometri quadrati. Uno si muoveva nella foresta, l'altro rimaneva fermo. Ogni squadra aveva due tentativi per cercare la persona.
«Tra i semifinalisti, una squadra voleva creare uno sciame di droni che doveva volare sotto le chiome degli alberi, controllato da un'intelligenza artificiale, determinando la direzione di movimento, evitando i tronchi e schivando i rami e i ramoscelli. Utilizzando l'IA, avrebbe analizzato l'ambiente circostante e identificato la persona.
Ma questa soluzione è ancora lontana dall'essere realizzata in forma funzionante. Penso che ci vorrà circa un anno prima che possa funzionare anche solo in condizioni di test», racconta Maksim Чizhov.
Vicino al successo era la squadra «ALB-ricerca». A bordo avevano un altoparlante collegato alla radio, un microfono in grado di ascoltare l'ambiente circostante, una telecamera e un calcolatore con IA e una rete neurale addestrata che elaborava le immagini dalla telecamera in tempo reale, dove poteva apparire una persona.
«L'operatore potrebbe analizzare non migliaia di immagini, il che è fisicamente impossibile, ma decine o addirittura unità, e poi prendere una decisione: modificare il percorso del drone, se è necessario un drone aggiuntivo per la ricognizione o inviare subito un gruppo di ricerca».
Ma la maggior parte delle squadre ha affrontato problemi simili: le tecnologie si sono rivelate inadeguate alle condizioni di una vera foresta.
La visione artificiale, su cui molti contavano, funzionava nei test nei parchi e nelle aree di boscaglia, ma si è rivelata inutile in una foresta fitta.
I termocamere, su cui sperava circa un terzo delle squadre, si sono rivelate inefficaci. D'estate, quando scompare il maggior numero di persone, il fogliame si riscalda tanto da diventare un'unica macchia calda. È più facile cercare in un breve intervallo durante la notte, ma ci sono comunque molte macchie calde: ceppi riscaldati, animali e molto altro. Una telecamera potrebbe aiutare a verificare i luoghi sospetti, ma di notte è poco utile.
Inoltre, si è rivelato difficile procurarsi i termocamere. «Purtroppo, a causa delle restrizioni imposte da noi dalla UE e da altri paesi, i buoni termocamere non sono disponibili in Russia», ha detto Alexey Grishaev del team «Vershyna», che si affidava a questa tecnologia.
«I termocamere disponibili in commercio hanno un'uscita digitale con una frequenza di 5-6 fotogrammi al secondo e un'uscita video analogica supplementare ad alta frequenza, ma con bassa qualità d'immagine. Alla fine abbiamo trovato un ottimo termocamer cinese. Si può dire che siamo stati fortunati — a Mosca ce n'era solo uno. Ma trasmetteva l'immagine su un piccolo monitor, dove non si vedeva nulla.
La maggior parte dei team ha utilizzato proprio l'uscita video. Il nostro team è riuscito a perfezionare il modello e ottenere da esso un'immagine digitale di alta qualità con una frequenza di 30 fotogrammi al secondo. È venuto fuori un termocamera di livello molto serio. Meglio, probabilmente, solo i modelli militari».
Ma anche questi problemi sono solo l'inizio. Nel breve tempo in cui il drone ha volato sulla zona di ricerca, le telecamere e i termocamere hanno acquisito decine di migliaia di immagini. Trasmetterle alla base in volo era impossibile — né internet né rete cellulare erano disponibili sopra il bosco. Pertanto, il drone tornava alla base, i dati venivano scaricati, impiegando non meno di mezz'ora, e alla fine ottenevamo così tanto materiale che fisicamente non si poteva visionare nemmeno in ore. In questa situazione, il team «Vershyna» ha utilizzato un algoritmo speciale che evidenziava le immagini in cui erano state rilevate anomalie termiche. Questo ha ridotto il tempo di elaborazione dei dati.
«Abbiamo notato che non tutti i team che sono venuti ai test di qualificazione capivano cosa significasse bosco. Che nel bosco il segnale radio si diffonde in modo diverso e scompare abbastanza rapidamente», ha annunciato in conferenza stampa Maxim Chizhov. «Abbiamo visto anche lo stupore dei team quando la connessione spariva già a un chilometro e mezzo dal punto di partenza. Per alcuni è stata una sorpresa l'assenza di internet sopra il bosco. Ma questa è la realtà. Questo è il tipo di bosco dove le persone scompaiono».
La tecnologia basata su segnali luminosi e sonori ha dato buoni risultati. Quattro team sono arrivati in finale, tre dei quali si basavano proprio su questa soluzione. Tra di essi c'è anche «Nakhodka» dalla Yakutia.
«Quando abbiamo visto questa giungla nella regione di Mosca, abbiamo subito capito che non c'era niente da fare con i droni. Ogni strumento è necessario per il proprio compito, e loro sono ottimi per la scansione di grandi spazi aperti», dice Alexander Aitov.
Alla semifinale c'erano solo tre persone nel team che hanno percorso il bosco a piedi e hanno posizionato i segnali nella zona di ricerca. E mentre molti si occupavano di compiti ingegneristici, Nakhodka lavorava come i soccorritori. «Bisogna applicare una psicologia non agraria, quando ci si limita a coprire un'area. Bisogna comportarsi come un salvatore, mettersi nei panni del disperso, osservare la direzione in cui potrebbe andare, quali sentieri potrebbe prendere».
Ma anche i segnali di «Nakhodka» a questo punto non erano più così semplici come alcuni anni fa in Yakutia. Grazie ai fondi di «Sistema», gli ingegneri del team hanno sviluppato una tecnologia di comunicazione radio. Ora, trovando un segnale, una persona preme un pulsante e i soccorritori ricevono immediatamente un segnale e sanno esattamente dove il disperso li aspetterà. Il drone non è necessario per la ricerca, ma per sollevare in aria un ripetitore di segnale radio e aumentare il raggio di trasmissione del segnale di attivazione dai segnali.
Altri due team hanno sviluppato interi complessi di ricerca basati su segnali acustici. Ad esempio, il team MMS Rescue ha creato una rete di segnali portatili, dove ogni segnale funge anche da ripetitore, consentendo di trasmettere un segnale di attivazione anche in assenza di comunicazione radio diretta con il centro di ricerca.
«Abbiamo un gruppo di appassionati che si è cimentato in un compito simile per la prima volta», dicono. «Ci siamo occupati di altri settori — tecnologia, IT, abbiamo specialisti dell'industria spaziale. Ci siamo riuniti, abbiamo fatto brainstorming e abbiamo deciso di creare questa soluzione. I criteri principali erano un basso costo e facilità d'uso. Affinché le persone potessero utilizzarla senza formazione».
Un altro team — i «Stratonauti» — grazie a una soluzione simile, è riuscito a trovare l'attore migliore più velocemente di tutti. Hanno sviluppato un'applicazione speciale che monitorava sia la posizione del drone, sia quella dei segnali, sia la posizione di tutti i soccorritori. Il drone, che trasportava i segnali, fungeva anche da ripetitore per l'intero sistema, in modo che il segnale dai segnali non si perdesse nel bosco.
«Non è stato facile. In uno dei giorni siamo stati completamente inzuppati. Due dei nostri membri sono andati nel bosco attraverso un fitto sottobosco e hanno capito che non era affatto una gita fuori porta. Ma stanchi e soddisfatti sono tornati — dopotutto abbiamo trovato la persona in entrambe le occasioni in soli 45 minuti», racconta Stanislav Yurchenko degli «Stratonauti».
«Abbiamo posizionato con l'ausilio dei droni dei segnali nel centro della zona per garantire la massima copertura. In un volo un drone può trasportare un segnale. È un processo lungo — ma più veloce che per una persona. Abbiamo utilizzato piccoli droni compatti DJI Mavic — un segnale ha le stesse dimensioni. Questo è il massimo che può trasportare, ma è economico. Ovviamente, ci piacerebbe trovare una soluzione completamente autonoma. Con intelligenza artificiale, per far sì che il drone scanni il bosco e identifichi i punti di scarico. Attualmente abbiamo un operatore, e a un chilometro, senza utilizzare attrezzature aggiuntive — la connessione si interrompe. Pertanto, nella prossima fase pensiamo a qualche soluzione».
Ma nessuna squadra ha trovato la persona immobilizzata, e la cosa più importante è che non è stato trovato un modo per farlo. Teoricamente, le possibilità di trovarlo rimangono solo per il team «Vesrshina», che nonostante tutte le difficoltà è riuscito a trovare la persona e a passare alla finale con l'aiuto di una termocamera e di una videocamera.
«Inizialmente avevamo l'idea di utilizzare due droni di tipo aereo», racconta Alexey Grishaev di «Vesrshina», «Li stavamo sviluppando per determinare la composizione dell'atmosfera, e abbiamo ancora il compito di creare un drone senza condizioni meteorologiche. Abbiamo deciso di provarli anche in questa competizione. La velocità di ciascuno varia da 90 a 260 km/h. L'alta velocità e le caratteristiche aerodinamiche uniche del drone assicurano la possibilità di cercare in qualsiasi condizione atmosferica e consentono di scansionare piuttosto rapidamente l'area assegnata».
Il vantaggio di questi apparecchi è che non cadono quando il motore si spegne, ma continuano a planare e atterrano con un paracadute. Lo svantaggio è che non sono così manovrabili come i quadricotteri.
Sull'auto drone principale "Vershina" è installata una versione migliorata della termocamera e di una fotocamera ad alta risoluzione; sul secondo vi è solo la fotocamera. A bordo del principale UAV si trova un microcomputer che, grazie al software sviluppato dal team, rileva autonomamente le anomalie termiche e invia le loro coordinate con immagini dettagliate da entrambe le camere. "In questo modo, non dobbiamo esaminare tutto il materiale in diretta, che è, per capire, circa 12.000 scatti all'ora di volo."
Ma la tecnologia dell'aeroplano è stata creata di recente dal team, e ci sono stati molti problemi — con il sistema di avviamento, con il paracadute, con il pilota automatico. "Abbiamo temuto di portarlo in prova — avrebbe potuto semplicemente cadere. Volevamo evitare complicazioni tecniche. Pertanto abbiamo optato per una soluzione classica: DJI Matrice 600 Pro."
Nonostante tutte le difficoltà, a causa delle quali molti hanno rinunciato a fotocamere e termocamere, Vershina è riuscita a trovare un statistician. Questo ha richiesto un grande lavoro, prima con la termocamera, e poi con i metodi stessi di ricerca.
Nel corso di tre mesi, il team ha testato la tecnologia che ha permesso alla termocamera di osservare il terreno tra le chiome degli alberi. "C'era un po' di fortuna, perché il percorso dei statistician passava attraverso boschi dove nessuna termocamera avrebbe potuto vedere nulla. E se una persona era stanca e si sedeva sotto un abete — trovarla sarebbe stato impossibile.
Fin dall'inizio abbiamo rinunciato alla completa perlustrazione del bosco con i nostri UAV. Invece, abbiamo deciso di cercare la persona volando sopra i diritti di passaggio, radure e aree aperte. Sono arrivato sul posto in anticipo per studiare l'area e, utilizzando tutte le mappe online disponibili, ho tracciato i percorsi per gli UAV solo sopra i luoghi in cui teoricamente potrebbe essere visibile una persona."
Secondo Alexei, utilizzare immediatamente diversi droni in tandem è molto costoso (un portatore con una soluzione tecnica per la ricerca a bordo costa più di 2 milioni di rubli), ma alla fine dovrà essere fatto. Crede che ciò offra la possibilità di rilevare un statistician immobile. "Inizialmente volevamo cercare proprio una persona distesa. Ci sembrava che una persona in movimento l'avremmo trovata comunque. E i team con i beacon cercavano solo quelli in movimento."
Ho chiesto ad Aleksandr Aitov del team "Nakhodka" se non pensassero che tutti avessero già seppellito un uomo statico. Dopotutto, i segnali per lui sarebbero stati inutili.
Lui ha riflettuto. Mi è sembrato che tutti gli altri team parlassero con sorrisi e vivacità negli occhi riguardo alla risoluzione dei problemi ingegneristici. I ragazzi di MMS Rescue hanno scherzato dicendo che un segnale lanciato potrebbe cadere direttamente su una persona sdraiata. I "Stratonauti" hanno riconosciuto che questa è una supertask molto complessa, per la quale al momento non ci sono idee. E un soccorritore di "Nakhodka" ha iniziato a parlare, o così mi è sembrato, con un misto di tristezza e speranza:
— Abbiamo una ragazza scomparsa nella taiga, di tre anni e mezzo. È rimasta lì per dodici giorni, e per dieci giorni si sono svolte le ricerche con un gran numero di persone. Quando l'hanno trovata, era sdraiata sull'erba, praticamente non era visibile. È stata trovata solo attraverso la perlustrazione.
Se ci fossero stati dei segnali… A tre anni e mezzo un bambino è già abbastanza consapevole. E forse si sarebbe avvicinata e avrebbe premuto il pulsante. Penso che molte vite sarebbero state salvate.
— E lei è stata salvata?
— Lei sì.
In autunno, i quattro team rimasti andranno nella regione di Vologda, e il compito per loro diventerà di gran lunga più difficile: trovare una persona in un raggio di dieci chilometri. Cioè su una superficie di oltre 300 chilometri quadrati. In condizioni in cui un drone ha solo mezz'ora di volo, la vista si infrange tra le chiome degli alberi e la comunicazione scompare già dopo un chilometro. Come dice Maksim Chizhov, al momento nessun prototipo è pronto per tali condizioni, anche se crede che tutti abbiano delle possibilità. Grigorij Sergeev, presidente del team di ricerca e soccorso "Liza Alert" aggiunge:
"Oggi siamo già pronti a utilizzare un paio di tecnologie tra quelle che abbiamo visto, e questo sarà efficace. E invito tutti i partecipanti e non partecipanti: ragazzi, testate le tecnologie! Venite da noi per le ricerche! E allora non sarà un segreto per nessuno che la foresta è opaca per i segnali radio e che il termovisore non vede attraverso le chiome. Il mio sogno principale è trovare più persone con meno forze."
Fonte: habr.com
