Pochi giorni fa si è concluso il concorso Odyssey, in cui team di ingegneri cercavano la migliore tecnologia per ritrovare le persone scomparse nella foresta. In estate ne ho parlato , e l'ho pubblicato ieri .
Gli organizzatori si sono posti un compito estremamente difficile: trovare due persone in un'area di 314 km2 in 10 ore. C'erano idee diverse, ma (spoiler) nessuna ci è riuscita. Uno degli esperti tecnici della competizione era Nikita Kalinovsky. Ho discusso con lui dei partecipanti, delle loro decisioni e ho anche chiesto quali altre idee fossero state ricordate durante tutte le fasi del concorso.
Se hai già letto la copertura del finale, vedrai alcune righe anche qui. Questa è solo l'intervista completa con modifiche minime.
Se non hai letto più di un articolo di questa serie, racconterò brevemente il contesto.
Nelle puntate precedentiLa Fondazione AFK Sistema ha lanciato il concorso Odyssey per trovare modi per introdurre la tecnologia moderna alla ricerca di persone che si perdono nella natura senza mezzi di comunicazione. Su 130 squadre, quattro sono arrivate alla finale: solo loro sono riuscite a trovare due persone di seguito in una foresta con una superficie di 4 km2.
La squadra Nakhodka, fondata dai veterani dello Yakutia Rescue Service. Si tratta di motori di ricerca con una vasta esperienza nelle condizioni reali delle foreste, ma forse il team meno avanzato in termini di tecnologia. La loro soluzione è un grande faro sonoro che, utilizzando una speciale configurazione del segnale, è chiaramente udibile fino a una distanza di un chilometro e mezzo. Una persona si avvicina al suono e invia un segnale ai soccorritori dal faro. Il trucco non sta tanto nella tecnologia quanto nella tattica del suo utilizzo. Gli ingegneri di ricerca utilizzano un minimo di fari per recintare il perimetro di ricerca e, restringendolo gradualmente, trovare la persona.
La squadra Vershina è l'esatto opposto di Nakhodka. Gli ingegneri si affidano interamente alla tecnologia e non utilizzano affatto le forze di terra. La loro soluzione sono droni dotati di termocamere, telecamere e altoparlanti personalizzati. Anche la ricerca tra i filmati viene effettuata da algoritmi, non da persone. Nonostante lo scetticismo di molti esperti sull'inutilità delle termocamere e sul basso livello degli algoritmi, Vershina ha trovato più volte persone sia in semifinale che in finale (ma non quelle di cui avevano bisogno).
Stratonauts e MMS Rescue sono due team che utilizzano tutta una serie di soluzioni. Fari sonori, palloncini per stabilire la comunicazione sul territorio, droni con fotografia e localizzatori di ricerca in tempo reale. Gli Stratonauts sono stati i migliori nelle semifinali perché sono stati i più veloci a trovare le persone scomparse.
I fari sonori sono diventati la soluzione più efficace e diffusa, ma con il loro aiuto possono trovare solo una persona in grado di muoversi. Una persona sdraiata non ha quasi nessuna possibilità. Sembra che il modo migliore per cercarlo sia con una termocamera, ma la termocamera non può vedere nulla attraverso le corone e ha anche difficoltà a distinguere i punti di calore dalle persone da tutti gli altri oggetti nella foresta. La fotografia, gli algoritmi e le reti neurali sono tecnologie promettenti, ma finora hanno avuto scarsi risultati. Esistevano anche tecnologie esotiche, ma ognuna di esse presentava più limiti che vantaggi.
— Cosa fai al di fuori delle competizioni?
— Gruppo di società INTEC, Tomsk. L'area principale è la progettazione industriale, lo sviluppo di elettronica e software, compreso il software embedded. Abbiamo il nostro piccolo progetto pilota e una produzione su piccola scala, aiutiamo a portare il prodotto dall'idea alla produzione di massa. Uno dei nostri progetti più famosi è il progetto “NIMB”, che sviluppiamo dal 2015. Nel 2018 abbiamo ricevuto il Red Dot Design Award per questo progetto. Si tratta di uno dei premi più prestigiosi nel mondo del design industriale.
-Cosa fa questa cosa?
— Si tratta di un anello di sicurezza, un pulsante di allarme che l'utente preme quando si verifica un evento allarmante. Sembra un normale anello da dito. Nella parte inferiore è presente un pulsante, all'interno è presente un modulo Bluetooth per la comunicazione con uno smartphone, un micromotore elettrico per l'indicazione tattile, una batteria e un LED a tre colori. La base contiene una tavola combinata rigido-flessibile. La parte principale del corpo è in metallo, la copertura è in plastica. Questo è un progetto abbastanza noto. Nel 2017 hanno raccolto circa 350mila dollari su Kickstarter.
- Ti piace qui? Le squadre sono all’altezza delle aspettative?
— In alcuni team, le persone hanno una vasta esperienza di ricerca, sono state nella foresta più di una volta e hanno effettuato tali eventi più di una volta. Hanno una buona conoscenza di come trovare una persona in condizioni reali, ma hanno pochissima conoscenza della tecnologia. In altre squadre, i ragazzi sono molto esperti in tecnologia, ma non hanno assolutamente idea di come muoversi nella foresta in condizioni estive, invernali e autunnali.
– Non esiste una via d’oro?
- Non l'ho ancora visto nemmeno una volta. L'opinione generale di tutti gli esperti è questa: se unisci tutti i team, li obblighi in un'unica collaborazione, li costringi a combinare soluzioni, prendi il meglio da ciascuno e lo implementi, otterrai un complesso molto interessante. Naturalmente, deve essere rifinito, portato ad uno stato di prodotto sano e portato nella forma finale commerciabile. Tuttavia, questa sarà una soluzione molto interessante che può effettivamente essere utilizzata e salverà effettivamente la vita delle persone.
Ma individualmente ciascuna delle soluzioni non è pienamente efficace. Da qualche parte non c'è abbastanza capacità per tutte le stagioni, da qualche parte non c'è abbastanza disponibilità XNUMX ore su XNUMX, alcuni non cercano persone prive di sensi. Devi sempre adottare un approccio globale e, soprattutto, devi sempre capire che esiste una certa teoria sulla ricerca delle persone e il complesso deve corrispondere a questa teoria.
Ora le soluzioni sono crude. Qui puoi vedere due classi di progetti: la prima riguarda sistemi molto semplici e molto affidabili che funzionano. Quei fari sonori portati dai ragazzi della Yakutia, il team Nakhodka, sono un dispositivo unico. È chiaro che è stato realizzato da persone con una vasta esperienza. Tecnicamente è molto semplice, si tratta di un normale segnale pneumatico su cui è distribuito un modulo LoRaWAN e una rete MESH.
— Cosa c'è di così unico in questo?
"Si sente nella foresta a un chilometro e mezzo di distanza." Molti altri non riscontrano questo effetto, sebbene il livello del volume sia più o meno lo stesso per tutti. Ma una frequenza e una configurazione del segnale pneumatico correttamente selezionate danno tali risultati. Personalmente ho registrato il suono ad una distanza di circa 1200 metri, con un'ottima comprensione che si trattava davvero del suono di un segnale e della direzione verso di esso. Nelle condizioni del mondo reale questa cosa funziona alla grande.
— Allo stesso tempo, sembra il meno tecnologicamente avanzato.
- Questo è vero. Sono ricavati da un pezzo di tubo in PVC e rappresentano la soluzione più semplice, affidabile e molto efficace. Ma con i suoi limiti. Non possiamo usare questi dispositivi per trovare una persona priva di sensi.
— Seconda classe di progetti?
- La seconda classe comprende soluzioni tecniche complesse che implementano vari modelli di ricerca specifici: ricerca utilizzando termocamere, combinazione di immagini termiche e immagini a tre colori, droni, ecc.
Ma lì è tutto molto crudo. Le reti neurali vengono utilizzate in alcuni luoghi. Sono distribuiti sui personal computer, sulle schede nvidia jetson e sugli aerei stessi. Ma tutto questo è ancora inesplorato. E come ha dimostrato la pratica, l'uso di algoritmi lineari in queste condizioni ha funzionato in modo molto più efficace delle reti neurali. Cioè, identificare una persona da un punto sull'immagine di una termocamera, utilizzando algoritmi lineari, dall'area e dalla forma dell'oggetto, ha dato un effetto molto maggiore. La rete neurale non ha trovato praticamente nulla.
- Perché non c'era niente da insegnarle?
— Affermavano di insegnare, ma i risultati erano estremamente controversi. Nemmeno quelli controversi: non ce n'erano quasi. Le reti neurali non si sono mostrate qui. C'è il sospetto che gli sia stato insegnato loro in modo errato o che sia stata insegnata la cosa sbagliata. Se le reti neurali vengono applicate correttamente in queste condizioni, molto probabilmente daranno buoni risultati, ma è necessario comprendere l'intera metodologia di ricerca.
— Dicono che le reti neurali siano promettenti. Se li fai bene, funzioneranno. Al contrario, della termocamera dicono che è comunque inutile.
«Tuttavia il fatto è stato registrato. La termocamera cerca davvero le persone. Come nel caso delle reti neurali, dobbiamo capire che stiamo parlando di strumenti. Se prendiamo un microscopio, esamineremo piccoli oggetti. Se stiamo martellando un chiodo, è meglio non usare il microscopio. È lo stesso con una termocamera e le reti neurali. Uno strumento adeguatamente configurato, utilizzato correttamente nelle giuste condizioni, dà un buon risultato. Se utilizziamo lo strumento nel posto sbagliato e nel modo sbagliato, è naturale che non otterremo il risultato.
- Ebbene, come puoi usare una termocamera se qui dicono che anche un ceppo in decomposizione dà più calore di una nonna scomparsa?
- Non di più. Hanno controllato, guardato, non di più. La persona ha uno schema chiaro. Devi capire che una persona è un oggetto molto specifico. Inoltre, in diversi periodi dell'anno si tratta di oggetti diversi. Se stiamo parlando dell'estate, allora questa è una persona con una maglietta leggera o una maglietta o una maglietta che si illumina con un punto potente sulla termocamera. Se parliamo di autunno, di inverno, allora vediamo una testa coperta da un cappuccio con il resto di una traccia di calore che esce da sotto il cappuccio o da sotto il cappello, mani luminose - tutto il resto è nascosto dai vestiti.
Pertanto, una persona può essere vista chiaramente attraverso una termocamera, l'ho vista con i miei occhi. Un'altra cosa è che cinghiali, alci e orsi sono altrettanto chiaramente visibili e dobbiamo filtrare molto chiaramente ciò che osserviamo. Sicuramente non puoi cavartela solo con una termocamera; non puoi semplicemente prenderla, puntarla verso una termocamera e dire che risolverà tutti i nostri problemi. No, deve esserci un complesso. Il complesso dovrebbe includere una telecamera a tre colori che fornisca un'immagine a colori o un'immagine monocromatica retroilluminata con LED. Deve avere qualcosa in più, perché la termocamera stessa produce solo macchie.
— Tra le squadre attualmente in finale, chi è la più bella?
— Ad essere sincero, non ho preferiti. Posso lanciare un mattone solido a chiunque. Diciamo solo che la decisione della prima squadra di Vershina mi è piaciuta molto. Avevano solo una termocamera e una fotocamera a tre colori. Mi piaceva l'ideologia. I ragazzi hanno cercato utilizzando mezzi tecnici senza coinvolgere le forze di terra, non avevano affatto equipaggi mobili, hanno cercato solo con i droni, ma hanno trovato persone. Non dirò se hanno trovato o meno la persona di cui avevano bisogno, ma hanno trovato persone e hanno trovato animali. Se confrontiamo le coordinate di un oggetto su una termocamera e di un oggetto su una fotocamera a tre colori, saremo in grado di identificare l'oggetto e determinare se c'è una persona lì.
Ho domande sull'implementazione, la sincronizzazione della termocamera e della fotocamera è stata eseguita con noncuranza, praticamente non c'era affatto. Idealmente, il sistema dovrebbe avere una coppia stereo, una telecamera monocromatica, una telecamera a tre colori e una termocamera, e tutte funzionano in un unico sistema temporale. In questo caso non è stato così. La fotocamera funzionava in un sistema separato, la termocamera in un sistema separato e per questo motivo si sono verificati artefatti. Se la velocità del drone fosse stata un po' più alta avrebbe dato distorsioni molto forti.
— Hanno volato su un elicottero o c'era un aereo?
— Nessuno qui aveva un elicottero. O meglio, gli elicotteri sono stati lanciati da una delle squadre, ma si trattava di una funzione puramente tecnica per garantire la comunicazione nell'area di ricerca. Su di loro è stato appeso un ripetitore LOR che forniva la comunicazione entro un raggio di 5 chilometri.
Di conseguenza, tutti gli aerei da ricerca qui appartengono al tipo di aereo. Ciò comporta i suoi problemi, perché il decollo e l'atterraggio non sono facili. Ad esempio, le condizioni meteorologiche di ieri non hanno consentito al team Nakhodka di lanciare il proprio drone. Ma direi questo: il drone che avevano in servizio non li avrebbe aiutati nella forma in cui è configurato adesso.
“In semifinale volevano usare il drone solo per le staffette.
— Il drone a Nakhodka è stato realizzato per riprese foto-video e avvertimenti. C'è un faro, una termocamera e una telecamera a colori. Almeno questo è quello che ho sentito da loro. Non l'hanno nemmeno disimballato ieri. Al momento della consegna era ancora imballato. Ma anche se lo ottenessero, probabilmente non lo userebbero. Avevano una tattica completamente diversa: cercavano con i piedi.
Oggi i ragazzi vogliono seminare la foresta con fari e usarli per trovare persone. Questa è la soluzione che mi piace meno. Ho grandi dubbi che poi raccoglieranno i 350 fari che hanno portato qui. O meglio, li obbligheremo a raccogliere, ma non è un dato di fatto che raccoglieranno tutto. La decisione della prima squadra mi è piaciuta soprattutto perché comportava il completo abbandono delle forze di terra.
- Solo per questo? Dopotutto, se si prende davvero un'area così grande in termini di quantità, potrebbe funzionare.
"Molto probabilmente funzionerà, ma non mi è piaciuta né la configurazione del drop né quella dei beacon stessi."
— È rimasto un mattone per gli Stratonauti.
— Gli Stratonauti hanno una soluzione interessante. Se lo avessero fatto come volevano, ci sarebbero riusciti. Ma avevano problemi anche con le macchine volanti.
Hanno un sistema per fornire gruppi di ricerca. L'enfasi principale è sulle forze di terra mobili. Vengono emessi fari, dotati di comunicazione con i gruppi e comunicazione con fari terrestri per schierare gruppi di ricerca nei punti giusti e nelle giuste direzioni. Hanno palloncini con ripetitori che forniscono comunicazioni sull'area. Hanno fari fissi a terra, ma ce ne sono pochissimi, e loro stessi ammettono di averli realizzati all'ultimo momento, e per loro questa non è l'unità tattica principale: li hanno realizzati per motivi di test. Ce ne sono parecchi e non hanno dato un contributo speciale alla tattica.
La tattica principale era che ogni motore di ricerca del gruppo avesse il proprio tracker personale, che è combinato in un'unica rete informativa insieme alla sede centrale. Possono vedere chiaramente chi si trova in quale posto. La pettinatura viene eseguita in tempo reale, la direzione viene regolata.
"Sembra che tu voglia davvero combinarlo in uno solo."
- Sì, assolutamente. Grigory Sergeev e io abbiamo camminato, lui guarda e dice: "Accidenti, che bella cosa, vorrei averlo", arriviamo agli altri, "Accidenti, che bella cosa, vorrei averlo", arriviamo a un terzo, "Accidenti, che bella cosa", avrei trovato una persona qua e là.
Separatamente, sono buone soluzioni settoriali per determinate condizioni. Se li combini, otterrai un ottimo complesso, che ha un unico campo di comunicazione, c'è uno spiegamento del sistema a lungo raggio usando palloncini, c'è un sistema per tracciare e controllare le forze di terra in tempo reale, ci sono i fari che colpiscono una distanza sufficientemente lunga e possono fornire un segnale alla persona in modo che l'uso corretto e la divisione dell'area di ricerca in settori forniscano un segnale in modo che si rechi da loro, e quindi tutto diventa una questione di tecnologia. C'è tempo di volo - alcune forze vengono utilizzate, nessun tempo di volo - altri, notte - altri ancora.
“Ma è tutto catastroficamente costoso.”
– Alcuni sono costosi, altri no.
— Ad esempio, un drone che sta decollando adesso costa probabilmente quanto un Boeing.
- Sì, il loro costo è piuttosto alto. Ma devi capire che, se usato correttamente, si tratta di un acquisto una tantum. Devi acquistarlo una volta, quindi trasportarlo in tutto il paese e utilizzarlo. Un simile investimento una tantum in mani capaci durerà a lungo se mantenuto e gestito correttamente.
— Quando hai esaminato le candidature per il concorso, c'era qualcosa che ti è piaciuto, ma che non sei riuscito ad arrivare in finale?
— C'erano un sacco di cose divertenti lì.
— Qual è la cosa più divertente che ricordi?
— Ricordo davvero i bioradar sospesi sul pallone. Ho riso a lungo.
"È persino spaventoso chiedersi di cosa si tratta."
— Il problema è che questo è un ottimo modo per determinarlo. Bioradar ha lo scopo di identificare gli oggetti viventi biologici sullo sfondo di tutto ciò che si riflette. Di solito vengono utilizzate vibrazioni e pulsazioni del torace. A tale scopo vengono utilizzati radar ad altissima frequenza da 100 GHz, che brillano a una distanza abbastanza buona e illuminano la foresta fino a una profondità di 150 x 200 metri.
- Allora perché è divertente?
— Perché questa cosa funziona solo quando è installata in modo permanente e loro volevano appenderla a un palloncino. E dicono: "questo è un oggetto stazionario". Ora guardiamo il palloncino, trema costantemente e vogliono appendervi una cosa che deve essere avvitata saldamente a terra, altrimenti l'immagine sarà tale che nulla sarà chiaro su di essa.
Anche i droni di cartone erano molto divertenti.
— Quelli di cartone?
- Sì, droni di cartone. È stato molto divertente. Un aeroplano incollato insieme da cartone e dipinto con vernice. Volò proprio come Dio volle. I ragazzi volevano che volasse in una direzione, ma lui volò ovunque tranne che nella direzione giusta, e alla fine si schiantò, risparmiandosi il dolore.
Il "bagel volante che può essere riconfigurato in una salsiccia volante" era molto divertente: una vera citazione dall'applicazione. Si prende la treccia esterna della manichetta antincendio, si toglie la gomma, si gonfia e diventa un lungo tubo, attorcigliato su entrambi i lati. Lo legano insieme e risulta essere una ciambella volante a cui appendono una macchina fotografica. E che un bagel può essere facilmente trasformato in una salsiccia volante: tutti hanno riso della salsiccia. Perché, perché la salsiccia non è chiara, ma è stato molto divertente.
— Ho sentito parlare di cubi che vengono posti a terra e leggono vibrazioni e passi.
- Sì, davvero, c'erano cose del genere. Devi capire che la cosa è in realtà abbastanza funzionale. Conosco diversi prodotti commerciali che fanno proprio questo. Questo è un sismografo sintonizzato sulla sicurezza per i sistemi di sicurezza perimetrale. Ma questa cosa viene utilizzata esclusivamente per infrastrutture critiche e installazioni militari. So che le stazioni di pompaggio del gas dispongono di sistemi di controllo degli accessi a tre livelli, il primo dei quali sono i sismografi.
— Sembra piuttosto promettente. Perché no allora?
“Il fatto è che una cosa è proteggere il perimetro chiuso di un’infrastruttura critica con una piccola area, un’altra cosa seminare l’intera foresta con questi sismografi. Il loro raggio d'azione è molto breve e, soprattutto, difficilmente si riesce a distinguere tra un cinghiale che corre, un uomo che corre e un orso che corre. In teoria è possibile, ovviamente, se si accende correttamente l'hardware, ma questo complica notevolmente la tecnica, mi sembra che ci siano metodi molto più semplici.
A tutti è stato consigliato di andare ai quarti di finale, a tutti è stato consigliato di cimentarsi. Quelli che vediamo qui sono quelli che sono effettivamente riusciti a trovare le persone. Tutte le altre persone non sono state trovate, quindi la competizione, mi sembra, è abbastanza obiettiva. Puoi, ad esempio, fidarti dell'opinione degli esperti, non puoi fidarti di esso, ma resta il fatto: l'hanno trovato o non l'hanno trovato.
Fonte: habr.com