Ogni anno, i soccorritori cercano decine di migliaia di persone disperse in natura. Dalle città, il nostro potere tecnologico sembra così enorme da poter gestire qualsiasi compito. Sembra che si debbano prendere una dozzina di droni, collegare a ciascuno una telecamera e una termocamera, collegare una rete neurale e il gioco è fatto: troverà chiunque in 15 minuti. Ma questo non è affatto vero.
Fino ad ora, la tecnologia deve affrontare molti limiti e le squadre di soccorso stanno setacciando vaste aree con centinaia di volontari.
L'anno scorso, la fondazione di beneficenza Sistema ha lanciato il progetto Odyssey per trovare nuove tecnologie per la ricerca delle persone. Vi hanno preso parte centinaia di ingegneri e designer. Ma anche le persone più esperte e dotate di tecnologia a volte non si rendono conto di quanto la foresta sia impenetrabile per la tecnologia.
Nel 2013, due bambine, Alina Ivanova e Ayana Vinokurova, sono scomparse nel villaggio di Sinsk in Yakutia. Per cercarli sono state dispiegate forze enormi: hanno equipaggiato centinaia di volontari, squadre di soccorso, sommozzatori e droni con termocamere. Le riprese dell'elicottero sono state rese pubbliche in modo che tutti potessero vedere le registrazioni su Internet. Ma non c'era abbastanza forza. Cosa sia successo alle ragazze non è ancora noto.
La Yakutia è enorme. Se fosse uno Stato, sarebbe tra i dieci più grandi per superficie. Ma su questo territorio gigantesco vivono meno di un milione di persone. In una taiga così infinita e deserta, Nikolai Nakhodkin ha lavorato per 12 anni nel servizio di salvataggio della Yakutia, 9 dei quali come leader. Quando le condizioni sono peggiori che mai e le risorse scarseggiano, dobbiamo trovare nuovi modi per trovare le persone. E come dice Nikolai, le idee non vengono da una bella vita.
Nikolaj Nachodkin
Dal 2010, il servizio di salvataggio dello Yakutia utilizza i droni. Si tratta di un'organizzazione separata dal Ministero per le situazioni di emergenza della Federazione Russa, finanziata dalla repubblica stessa. Non esistono norme così rigide per le attrezzature, quindi il Ministero delle situazioni di emergenza ha iniziato a utilizzare i droni molto più tardi. All'interno del servizio esiste anche un gruppo scientifico, dove ingegneri entusiasti sviluppano tecnologie applicate ai soccorritori.
“I metodi di ricerca esistenti utilizzati dal Ministero per le situazioni di emergenza, dai servizi di soccorso e da tutti i tipi di forze dell'ordine non sono cambiati dagli anni '30. Il localizzatore segue la traccia, il cane aiuta a non perdersi”, dice Alexander Aitov, che era a capo del gruppo scientifico. “Se una persona non viene trovata, in Yakutia sorge un intero villaggio, due, tre. Tutti si uniscono e pettinano le foreste. Per cercare una persona vivente, ogni ora è importante e il tempo stringe rapidamente. Non ce n'è mai abbastanza. Quando si verificò la tragedia a Sinsk furono coinvolte molte persone e mezzi, ma senza risultati. Situazioni simili si verificano durante la ricerca nella taiga deserta. Per correggere in qualche modo questo, è nata l’idea di non percepire la persona scomparsa come un collegamento passivo, ma di utilizzare il proprio desiderio di salvare se stesso e la sua attiva sete di vita”.
Gli ingegneri del soccorso hanno deciso di assemblare segnalatori luminosi e sonori di soccorso: dispositivi piuttosto grandi ma leggeri che emettono un suono forte e si illuminano a lungo, attirando l'attenzione giorno e notte. Una persona dispersa, venendo da loro, troverà acqua, biscotti e fiammiferi - e allo stesso tempo le istruzioni di stare ferme e aspettare i soccorritori.
Tali fari si trovano a una distanza di tre chilometri l'uno dall'altro e circondano l'area approssimativa di ricerca della persona scomparsa. Emettono un suono basso, come se un'auto rimbombasse, perché le alte frequenze si propagano molto peggio nella foresta. Spesso le persone soccorse pensavano di seguire il rumore della strada o di un gruppo di turisti in procinto di partire.
I fari erano incredibilmente semplici. Non era la prima volta che il gruppo scientifico metteva in atto soluzioni elementari ma ingegnose.
“Ad esempio, hanno sviluppato una tuta galleggiante per i soccorritori. I pantaloni e la giacca sembrano una normale tuta, ma nell'acqua tengono a galla una persona. Per essere completamente utilitaristica, la tuta è a due strati. All'interno sono cuciti granuli di schiuma di poliuretano. C'è uno sviluppo per le immersioni subacquee a basse temperature. Quando l'aria compressa si espande quando fa freddo, le valvole si ricoprono di brina e la persona soffoca. Diversi istituti non sono riusciti a capire cosa farne: hanno sviluppato materiali speciali, realizzato riscaldamento elettrico e introdotto tutti i tipi di approcci moderni.
I nostri ragazzi hanno risolto il problema per 500 rubli. Hanno fatto passare l'aria fredda che esce dalla bombola (e vanno sott'acqua anche a -57) attraverso una serpentina passata in un thermos cinese. L’aria si riscalda, le persone vanno sott’acqua e possono lavorare lì”.
Ma i beacon sono troppo semplici e mancano di molte funzioni utili. Durante le operazioni di ricerca, il soccorritore doveva regolarmente percorrere lunghe distanze per controllare ogni segnalatore. Se i fari sono dieci, il soccorritore deve percorrere 30 km attraverso la taiga ogni 3-4 ore.
Nel 2018, la fondazione di beneficenza Sistema ha lanciato il progetto Odyssey, una competizione per squadre che, utilizzando le nuove tecnologie, cercheranno di trovare i modi più recenti per salvare le persone scomparse in natura. Nikolai Nakhodkin e Alexander Aitov e i loro amici hanno deciso di partecipare: hanno chiamato la squadra "Nakhodka" e hanno portato il loro dispositivo più semplice per migliorarlo in competizione con gli altri.
Secondo il Ministero degli Interni, nel 2017 in Russia sono scomparse quasi 84mila persone e la metà di loro non è stata ritrovata. In media, un centinaio di persone hanno cercato ogni persona scomparsa. Pertanto, la missione del concorso Odyssey era “creare tecnologie che aiuteranno a trovare le persone scomparse nella foresta senza una fonte di comunicazione. Potrebbero essere dispositivi, sensori, droni, nuovi mezzi di comunicazione e tutto ciò di cui la tua immaginazione è capace”.
“Una delle soluzioni non ovvie – o fantasiose – è un dirigibile dotato di un sistema bioradar. Ma il team non aveva un prototipo e si è limitato a presentare solo la propria idea”, afferma l’esperto di concorrenza Maxim Chizhov.
Un altro team ha deciso di utilizzare un sensore sismico, un dispositivo che, tra le vibrazioni del terreno, può riconoscere i passi umani e mostrare la direzione da cui provengono. Con l'aiuto del prototipo, sono riusciti anche a trovare una comparsa che interpretava il "perduto" (come li chiamavano affettuosamente i partecipanti), ma la squadra non è andata lontano nella competizione.
A giugno 2019, dopo diversi test di allenamento nelle foreste delle regioni di Leningrado, Mosca e Kaluga, le 19 migliori squadre hanno raggiunto le semifinali. È stato loro affidato il compito di trovare due comparse in meno di 2 ore su un'area di 4 chilometri quadrati. Uno si muoveva attraverso la foresta, l'altro giaceva fermo nello stesso posto. Ogni squadra ha avuto due tentativi per trovare la persona.
“Tra i semifinalisti, una squadra voleva creare uno sciame di droni che dovevano volare sotto le cime degli alberi, controllati dall'intelligenza artificiale, determinando la direzione del movimento, volando attorno ai tronchi, schivando rami e ramoscelli. Utilizzando l’intelligenza artificiale, analizzerebbe l’ambiente e identificherebbe la persona.
Ma questa soluzione è ancora ben lontana dall’essere implementata in una forma funzionante. Penso che ci vorrà circa un anno perché funzioni, almeno in condizioni di prova”, afferma Maxim Chizhov.
Il team di ricerca ALB era vicino al successo. Avevano a bordo un altoparlante collegato a un walkie-talkie, un microfono in grado di ascoltare lo spazio circostante, una fotocamera e un computer con intelligenza artificiale e una rete neurale addestrata che elaborava le immagini della fotocamera in tempo reale, dove una persona poteva essere visto.
“L'operatore potrebbe analizzare non migliaia di immagini, cosa fisicamente impossibile, ma dozzine o addirittura unità, e poi prendere una decisione: se cambiare la rotta del drone, se è necessario un drone aggiuntivo per la ricognizione o inviare immediatamente una squadra di ricerca. "
Ma la maggior parte dei team ha dovuto affrontare problemi simili: le tecnologie non erano adatte alle condizioni di una vera foresta.
La visione artificiale, su cui molti facevano affidamento, ha funzionato nei test nei parchi e nei boschi, ma si è rivelata inutile nelle fitte foreste.
Anche le termocamere, nelle quali circa un terzo delle squadre sperava, si sono rivelate inefficaci. In estate - ed è allora che la maggior parte delle persone scompare - il fogliame si riscalda così tanto da trasformarsi in un punto caldo continuo. È più facile cercare in un breve periodo di tempo di notte, ma ci sono ancora molti punti di calore: ceppi riscaldati, animali e molto altro. Una telecamera potrebbe aiutare a verificare i luoghi sospetti, ma di notte serve a poco.
Oltre a ciò, le termocamere si sono rivelate difficili da ottenere. "Purtroppo, a causa delle restrizioni imposte dall'UE e da altri paesi, in Russia non sono disponibili termocamere di buona qualità", ha affermato Alexey Grishaev del team Vershina, che si è affidato a questa tecnologia.
“Le termocamere disponibili sul mercato hanno un'uscita digitale con una frequenza di 5-6 fotogrammi al secondo e un'ulteriore uscita video analogica con un frame rate elevato ma una bassa qualità dell'immagine. Alla fine, abbiamo trovato un'ottima termocamera cinese. Si potrebbe dire che siamo stati fortunati: a Mosca ce n'era solo uno simile. Ma mostrava un'immagine su un piccolo monitor dove non era visibile nulla.
La maggior parte dei team ha utilizzato l'uscita video. Il nostro team è stato in grado di perfezionare il modello e di ottenerne un'immagine digitale di alta qualità con una frequenza di 30 fotogrammi al secondo. Il risultato è una termocamera molto seria. Probabilmente solo i modelli militari sono migliori”.
Ma anche questi problemi sono solo l’inizio. Durante il breve tempo in cui l’UAV ha sorvolato l’area di ricerca, telecamere e termocamere hanno raccolto decine di migliaia di immagini. Era impossibile trasmetterli al volo: non c'erano Internet o comunicazioni cellulari sopra la foresta. Pertanto, il drone è tornato al punto, le registrazioni sono state scaricate dai suoi supporti, dedicandovi almeno mezz'ora, e alla fine hanno ricevuto una tale quantità di materiale che non sarebbe stato fisicamente possibile visualizzarlo in poche ore. In questa situazione, il team di Vershina ha utilizzato uno speciale algoritmo che evidenziava le immagini in cui venivano rilevate anomalie termiche. Ciò ha ridotto i tempi di elaborazione dei dati.
“Abbiamo visto che non tutte le squadre che si sono presentate alle prove di qualificazione hanno capito cosa sia una foresta. Che nel bosco il segnale radio si propaga in modo diverso e si perde abbastanza rapidamente", ha annunciato Maxim Chizhov in una conferenza stampa. “Abbiamo anche visto la sorpresa delle squadre quando il collegamento si è interrotto già a un chilometro e mezzo dal punto di partenza. Per alcuni la mancanza di Internet sopra la foresta è stata una sorpresa. Ma questa è la realtà. Questa è la foresta dove le persone si perdono”.
La tecnologia basata sui fari luminosi e sonori si è dimostrata efficace. Quattro squadre sono arrivate alla finale, tre delle quali hanno fatto affidamento su questa decisione. Tra questi c'è "Nakhodka" della Yakutia.
“Quando abbiamo visto questa giungla vicino a Mosca, ci siamo subito resi conto che lì non c’era niente a che fare con i droni. Ciascuno strumento è necessario per un compito specifico e sono ottimi per ispezionare grandi spazi aperti”, afferma Alexander Aitov.
Alle semifinali, la squadra aveva solo tre persone che camminavano attraverso la foresta e posizionavano i fari nell'area di ricerca. E mentre molti risolvevano problemi di ingegneria, Nakhodka lavorava come soccorritori. “Devi usare una psicologia non agraria quando copri solo l’area. Bisogna comportarsi come un soccorritore, mettersi nei panni della persona scomparsa, guardare la direzione approssimativa dove può andare, quali percorsi”.
Ma ormai i fari di Nakhodka non erano più così semplici come lo erano stati in Yakutia diversi anni fa. Con l'aiuto delle sovvenzioni Sistema, gli ingegneri del team hanno sviluppato la tecnologia di comunicazione radio. Ora, quando una persona trova un faro, preme un pulsante, i soccorritori ricevono immediatamente un segnale e sanno esattamente in quale faro la persona scomparsa li aspetterà. L'UAV 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 fari.
Altri due team hanno sviluppato interi sistemi di ricerca basati su fari sonori. Ad esempio, la squadra di MMS Rescue ha creato una rete di fari portatili, in cui ogni faro è un ripetitore, che consente di trasmettere un segnale sulla sua attivazione anche in assenza di comunicazione radio diretta con il quartier generale della ricerca.
"Abbiamo un gruppo di appassionati che si è assunto questo compito per la prima volta", dicono. “Siamo stati coinvolti in altri settori: tecnologia, IT, abbiamo specialisti del campo spaziale. Ci siamo riuniti, abbiamo preso d'assalto e abbiamo deciso di prendere questa decisione. I criteri principali erano il basso costo e la facilità d'uso. In modo che le persone senza formazione possano prenderlo e applicarlo.
Un altro team, gli Stratonauts, è riuscito a trovare un extra più veloce utilizzando una soluzione simile. Hanno sviluppato un'applicazione speciale che tracciava la posizione del drone, la posizione dei fari e la posizione di tutti i soccorritori. Il drone che ha consegnato i fari fungeva anche da ripetitore per l’intero sistema, in modo che il segnale dei fari non si perdesse nella foresta.
“Non è stato facile. Un giorno ci siamo bagnati davvero. Due dei nostri sono entrati nella foresta attraverso una caduta di fortuna e si sono resi conto che questo era ben lungi dall'essere un picnic. Ma siamo tornati stanchi e felici – dopo tutto, in entrambi i tentativi abbiamo trovato la persona in soli 45 minuti”, dice Stanislav Yurchenko degli Stratonauts.
“Abbiamo utilizzato i droni per spostare i fari al centro della zona per garantire la massima copertura. Il drone può trasportare un faro in un volo. È lungo, ma più veloce di una persona. Abbiamo utilizzato piccoli droni compatti DJI Mavick: un faro è grande quanto questo. Questo è il massimo che può trasportare, ma funziona con un budget limitato. Naturalmente vorrei trovare una soluzione completamente autonoma. Con l'intelligenza artificiale, in modo che il drone scansioni la foresta e determini i punti di rilascio. Ora abbiamo un operatore, ma dopo un chilometro, se non utilizziamo dispositivi aggiuntivi, la connessione termina. Pertanto, nella fase successiva troveremo qualcosa”.
Ma nessuna squadra ha trovato una persona immobilizzata e, cosa più importante, non hanno mai capito come farlo. In teoria, solo la squadra Vershina aveva una possibilità di trovarlo, la quale, nonostante tutte le difficoltà, è riuscita a trovare l'uomo e ad arrivare alla finale utilizzando una termocamera e una telecamera.
“Inizialmente, abbiamo avuto l’idea di utilizzare due droni di tipo aereo”, afferma Alexey Grishaev di Vershina, “Li abbiamo sviluppati per determinare la composizione dell’atmosfera e abbiamo ancora il compito di realizzare un UAV per tutte le stagioni. Abbiamo deciso di provarli in questa competizione. La velocità di ciascuno va da 90 a 260 km/h. L’alta velocità e le caratteristiche aerodinamiche uniche dell’UAV offrono la possibilità di effettuare ricerche in qualsiasi condizione meteorologica e consentono di scansionare rapidamente una determinata area”.
Il vantaggio di tali dispositivi è che non cadono quando il motore è spento, ma continuano a planare e ad atterrare con il paracadute. Lo svantaggio è che non sono manovrabili come i quadricotteri.
Il drone principale Vershina è dotato di una termocamera e di una fotocamera ad alta risoluzione modificata dal team, mentre il secondo drone ha solo una macchina fotografica. A bordo dell'UAV principale c'è un microcomputer che, utilizzando il software sviluppato dal team, rileva in modo indipendente le anomalie termiche e invia le loro coordinate con un'immagine dettagliata da entrambe le telecamere. “In questo modo non dobbiamo guardare tutto il materiale dal vivo, che, per darti un’idea, sono circa 12 immagini per ora di volo”.
Ma il team aveva recentemente creato la tecnologia dell'aereo e c'erano ancora molti problemi con essa: con il sistema di lancio, con il paracadute, con il pilota automatico. “Avevamo paura di portarlo a fare i test: poteva semplicemente cadere. Volevo evitare problemi tecnici. Pertanto, abbiamo adottato una soluzione classica: DJI Matrice 600 Pro.”
Nonostante tutte le difficoltà, a causa delle quali molte fotocamere e termocamere sono state abbandonate, Vershina è riuscita a trovarne una in più. Ciò ha richiesto molto lavoro, in primo luogo con la termocamera e, in secondo luogo, con i metodi di ricerca stessi.
Per tre mesi, il team ha testato la tecnologia che consentiva a una termocamera di visualizzare il terreno tra le tettoie. “C’è stata un po’ di fortuna, perché il percorso delle comparse attraversava tali foreste che nessuna termocamera avrebbe potuto vedere nulla. E se una persona è stanca e si siede da qualche parte sotto un albero, sarà impossibile trovarla.
Fin dall’inizio ci siamo rifiutati di rastrellare completamente la foresta con i nostri UAV. Abbiamo invece deciso di cercare la persona sorvolando radure, radure e aree aperte. Sono arrivato sul posto in anticipo per studiare l’area e, utilizzando tutte le mappe disponibili online, ho tracciato percorsi per l’UAV solo su quei luoghi in cui teoricamente una persona poteva essere visibile”.
Secondo Alexey, utilizzare più droni contemporaneamente è molto costoso (un vettore con una soluzione tecnica per la ricerca a bordo costa più di 2 milioni di rubli), ma alla fine sarà necessario. Crede che questo offra la possibilità di individuare una comparsa stazionaria. “Inizialmente volevamo cercare una persona costretta a letto. Ci sembrava che avremmo comunque trovato qualcosa di mobile. E le squadre con i fari cercavano solo qualcosa che si muovesse”.
Ho chiesto ad Alexander Aitov del team Nakhodka: non pensano che tutti abbiano già seppellito in anticipo una persona statica? Dopotutto, i fari gli sono inutili.
Ci ha pensato. Mi è sembrato che tutte le altre squadre parlassero di risolvere problemi di ingegneria con un sorriso e uno scintillio negli occhi. I ragazzi di MMS Rescue hanno scherzato sul fatto che un faro caduto potrebbe cadere direttamente su una persona bugiarda. Gli "Stratonauti" hanno ammesso che si tratta di un super compito molto difficile per il quale non ci sono ancora idee. E il soccorritore di Nakhodka ha parlato, come mi è sembrato, con un misto di tristezza e speranza:
— Una bambina di tre anni e mezzo è scomparsa nella nostra taiga. Ha trascorso lì dodici giorni e per dieci giorni è stata condotta una perquisizione da parte di un gran numero di persone. Quando la trovarono, giaceva nell'erba, quasi invisibile dall'alto. Trovato solo pettinando.
Se venissero piazzati dei fari... a tre anni e mezzo, il bambino sarebbe già abbastanza cosciente. E forse lei si sarebbe avvicinata a lui e avrebbe premuto il pulsante. Penso che alcune vite sarebbero state salvate.
- È stata salvata?
- Lei sì.
In autunno, le quattro squadre rimanenti andranno nella regione di Vologda e il compito che dovranno affrontare sarà molto più difficile: trovare una persona in una zona con un raggio di 10 chilometri. Cioè su una superficie di oltre 300 chilometri quadrati. In condizioni in cui il drone ha un volo di mezz’ora, la vista è disturbata dalle cime degli alberi e la comunicazione scompare dopo appena un chilometro. Come dice Maxim Chizhov, nessun prototipo è pronto per tali condizioni, anche se crede che tutti abbiano una possibilità. Grigory Sergeev, presidente della squadra di ricerca e salvataggio Lisa Alert, aggiunge:
“Oggi siamo pronti a utilizzare un paio di tecnologie che abbiamo visto e saranno efficaci. E invito tutti i partecipanti e i non partecipanti: ragazzi, testate la tecnologia! Vieni a cercare con noi! E poi non sarà un segreto per nessuno che la foresta è opaca ai segnali radio e la termocamera non può vedere attraverso le corone. Il mio sogno principale è trovare più persone con meno sforzo”.
Fonte: habr.com