Ogni anno i soccorritori cercano decine di migliaia di persone scomparse in condizioni selvagge. Dalle città, la nostra potenza tecnologica sembra così enorme da poter affrontare qualsiasi compito. Sembra semplice: prendi una dozzina di droni, monta una camera e un termovisore su ciascuno, applica una rete neurale e il gioco è fatto — troverà chiunque in 15 minuti. Ma non è affatto così.
Tuttora, le tecnologie si scontrano con una serie di limitazioni, mentre le squadre di soccorso perlustrano vaste aree con centinaia di volontari.
Lo scorso anno, la fondazione benefica 'Sistema' ha avviato il progetto 'Odissea' per scoprire nuove tecnologie per la ricerca di persone. Centinaia di ingegneri e progettisti hanno partecipato. Ma anche persone tecnicamente preparate ed esperte a volte non sospettavano quanto fosse inaccessibile la foresta per le tecnologie.
Nel 2013, nel villaggio di Sinsk in Yakutia, scomparvero due bambine — Alina Ivanova e Ayana Vinokurova. Per la loro ricerca furono mobilitate enormi risorse: centinaia di volontari, squadre di soccorso, subacquei e droni dotati di termocamere. Le riprese dall'elicottero venivano condivise pubblicamente, affinché tutti potessero vederle su internet. Ma le forze non furono sufficienti. Cosa sia successo alle bambine è ancora un mistero.
La Yakutia è immensa. Se fosse uno stato, sarebbe tra i dieci più grandi per superficie. Ma su questo vasto territorio vive meno di un milione di persone. In una taiga desolata e sconfinata, Nikolai Nakhdokin ha lavorato per 12 anni presso il Servizio di Emergenza della Yakutia, 9 dei quali come dirigente. Quando le condizioni sono disperate e le risorse scarse, bisogna inventare nuovi modi per cercare le persone. E come dice Nikolai, le idee nascono non da una vita facile.
Nikolai Nakhdokin
Dal 2010, il Servizio di emergenza della Yakutia utilizza droni. Si tratta di un'organizzazione distinta dal Ministero della Situazione di Emergenza della Federazione Russa, finanziata dalla repubblica stessa. Qui non ci sono regolamenti rigorosi sull'attrezzatura, quindi i droni sono stati impiegati nel Ministero della Situazione di Emergenza molto più tardi. Inoltre, esiste un gruppo di ricerca all'interno del servizio, dove ingegneri appassionati sviluppano tecnologie applicate per i soccorritori.
«I metodi attuali di ricerca utilizzati dal Ministero delle Emergenze, dai servizi di salvataggio e dalle varie forze dell'ordine non sono cambiati dagli anni '30. Il cercatore segue le tracce e il cane aiuta a non perdersi», racconta Aleksandr Aitov, ex capo del gruppo di ricerca. «Se una persona non viene trovata, intere villaggi in Yakutia si riuniscono e perlustrano le foreste. Ogni ora è cruciale per trovare una persona viva e il tempo scorre in fretta. È sempre poco. Quando è avvenuta la tragedia a Sinsk, sono state coinvolte molte persone e attrezzature, ma senza risultati. Situazioni simili si verificano durante le ricerche nella taiga deserta. Per cercare di migliorare questa situazione, è nata l'idea di non considerare il disperso come un elemento passivo, ma di utilizzare il proprio istinto di sopravvivenza e la voglia di vivere».
I soccorritori ingegneri hanno deciso di creare dei segnali acustici e luminosi di salvataggio — dispositivi piuttosto grandi ma leggeri, che emettono un suono forte e brillano a lungo, attirando l'attenzione sia di giorno che di notte. Una persona persa, avvicinandosi a questi segnali, troverà acqua, biscotti e fiammiferi — e anche un'istruzione che indica di restare in attesa dei soccorritori.
Questi fari sono posti a tre chilometri di distanza l'uno dall'altro e delimitano approssimativamente l'area di ricerca dei dispersi. Producono un suono grave, simile al ruggito di un motore, poiché le frequenze alte si diffondono molto peggio nel bosco. Spesso i soccorsi pensavano di dirigersi verso il suono della strada o a un gruppo di turisti che stava per partire.
I fari erano incredibilmente semplici. Il gruppo scientifico aveva già implementato soluzioni elementari ma geniali più di una volta.
«Ad esempio, hanno sviluppato una tuta galleggiante per i soccorritori. I pantaloni e la giacca sembrano come normali indumenti da lavoro, ma in acqua mantengono la persona a galla. Per essere del tutto utilitaristici, la tuta è a due strati. All'interno sono cucite delle granule di poliuretano espanso. C'è anche uno sviluppo per l'immersione dei subacquei a basse temperature. Quando l'aria compressa si espande al freddo, le valvole si ricoprono di brina e la persona si soffoca. Diversi istituti non riuscivano a capire come affrontare questo problema — hanno sviluppato materiali speciali, creato riscaldamento elettrico e adottato vari approcci moderni.»
I nostri ragazzi hanno risolto il problema per 500 rubli. L'aria fredda che esce dal cilindro (e sotto l'acqua si va anche a -57) veniva fatta passare attraverso uno scambiatore di calore, inserito in un thermos cinese. L'aria si riscalda, le persone scendono sott'acqua e possono lavorare lì.
Tuttavia, i segnali luminosi erano troppo semplici, mancavano molte funzionalità utili. Durante le operazioni di ricerca, il soccorritore doveva regolarmente percorrere enormi distanze per controllare ogni segnale. Se ci sono dieci segnali, significa che il soccorritore deve percorrere 30 km nella taiga ogni 3-4 ore.
Nel 2018, la fondazione benefica «Sistema» ha avviato il progetto «Odissea» — un concorso per team che, utilizzando nuove tecnologie, tenteranno di trovare nuovi modi per salvare le persone scomparse in natura selvaggia. Nikolai Nakhodkin e Alexander Aitov, insieme ad amici, hanno deciso di partecipare — hanno chiamato il team «Nakhodka» e portato il loro dispositivo più semplice per migliorarne le prestazioni in competizione con altri.
Secondo i dati del Ministero degli Interni, nel 2017 in Russia sono scomparse quasi 84.000 persone, e la metà di esse non è stata ritrovata. In media, per ogni persona scomparsa sono state mobilitate cento persone per le ricerche. Pertanto, la missione del concorso "Odissea" è stata "creare tecnologie che aiutino a trovare le persone scomparse nei boschi senza fonti di comunicazione. Questi possono essere dispositivi, sensori, droni, nuovi mezzi di comunicazione e tutto ciò che la vostra immaginazione può concepire."
"Tra le soluzioni non ovvie – o fantasiose – c'era un dirigibile dotato di un sistema di bio-radar. Ma il team non aveva un prototipo e si è limitato solo a presentare la propria idea", racconta l'esperto del concorso Maxim Chizhov.
Un altro team ha deciso di utilizzare un sismometro – un dispositivo che può riconoscere i passi umani tra le vibrazioni del terreno e indicare la direzione da cui provengono. Grazie al prototipo sono riusciti persino a trovare un comparse che impersonava un "scomparso" (come affettuosamente li hanno chiamati i partecipanti), ma il team non è andato molto lontano nel concorso.
Entro giugno 2019, dopo diversi test di addestramento 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 compari in meno di 2 ore in un'area di 4 chilometri quadrati. Uno si muoveva nella foresta, l'altro giaceva fermo in un unico posto. Ogni squadra aveva due tentativi per trovare la persona.
«Tra i semifinalisti, una squadra voleva creare uno sciame di droni in grado di volare sotto il canopeo degli alberi, controllato da un'intelligenza artificiale, per determinare la direzione di movimento, aggirare i tronchi e schivare rami e ramoscelli. Usando l'IA, avrebbe analizzato l'ambiente circostante e identificato la persona.
Ma questa soluzione è ancora piuttosto lontana dalla realizzazione in una forma funzionante. Penso che ci vorrà circa un anno affinché funzioni almeno in condizioni di test», racconta Maxim Chizhov.
La squadra "ALB-search" era vicina al successo. A bordo avevano un altoparlante collegato alla radio, un microfono in grado di ascoltare l'ambiente circostante, una telecamera e un computer con intelligenza artificiale e una rete neurale addestrata che elaborava le immagini in tempo reale, dove poteva apparire una persona.
L'operatore avrebbe potuto analizzare non migliaia di immagini, cosa fisicamente impossibile, ma decine o addirittura singoli scatti, e poi prendere una decisione: cambiare il percorso del drone, se fosse necessario un drone aggiuntivo per l'esplorazione, o inviare immediatamente il gruppo di ricerca.
Tuttavia, la maggior parte delle squadre ha affrontato problemi simili: le tecnologie non si sono adattate alle condizioni del vero bosco.
La visione artificiale, su cui molti contavano, funzionava durante i test in parchi e boscaglie chiare, ma si è rivelata inutile in una foresta fitta.
I termocamere, su cui contava circa un terzo delle squadre, si sono rivelate inefficaci. In estate — quando si perde la maggior parte delle persone — il fogliame si riscalda a tal punto che diventa un'unica macchia calda. È più facile cercare in un breve intervallo di tempo di 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, è risultata difficile da reperire. "Sfortunatamente, a causa delle restrizioni imposte da noi dall'UE e da altri paesi, buone termocamere non sono disponibili in Russia", ha dichiarato Aleksey Grishaev del team "Vershina", che contava proprio su questa tecnologia.
"Le termocamere disponibili sul mercato hanno un'uscita digitale con frequenza di 5-6 fotogrammi al secondo e un'uscita video analogica aggiuntiva con un'alta frequenza di fotogrammi, ma bassa qualità dell'immagine. Alla fine, abbiamo trovato una termocamera cinese molto buona. Possiamo dire che siamo stati fortunati — una sola era disponibile a Mosca. Ma mostrava 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 ottimizzare il modello e ad ottenere un'immagine digitale di alta qualità a 30 fotogrammi al secondo. È stato realizzato un termocamera di molto alto livello. Meglio, probabilmente, solo i modelli militari.
Ma anche questi problemi sono solo l'inizio. Nel breve periodo in cui il drone ha sorvolato la zona di ricerca, le telecamere e i termocamere hanno raccolto decine di migliaia di scatti. Trasmetterli in tempo reale era impossibile - non c'era né internet né rete cellulare sopra il bosco. Pertanto, il drone tornava al punto di partenza, da cui venivano scaricate le registrazioni, impiegando non meno di mezz'ora, e alla fine si otteneva così tanto materiale che fisicamente non si riusciva a esaminare in ore. In questa situazione, il team 'Veshrina' ha utilizzato un algoritmo speciale che selezionava le immagini in cui erano state rilevate anomalie termiche. Questo ha ridotto i tempi di elaborazione dei dati.
«Abbiamo notato che non tutti i team che hanno partecipato alle prove di qualificazione comprendevano cosa sia una foresta. In una foresta, il segnale radio si distribuisce in modo diverso e si perde abbastanza rapidamente», ha dichiarato Maxim Chijov durante la conferenza stampa. «Abbiamo visto anche la sorpresa dei team quando la connessione scompariva a già un chilometro e mezzo dal punto di partenza. Per alcuni è stata una sorpresa l'assenza di internet sopra la foresta. Ma questa è la realtà. Questa è la foresta in cui le persone scompaiono.»
La tecnologia basata su fari luminosi e acustici ha dimostrato buone performance. Quattro team sono arrivati in finale, tre dei quali si basavano proprio su questa soluzione. Tra questi c'è anche «Nakhodka» dalla Yakutia.
«Quando abbiamo visto queste giungle vicino a Mosca, abbiamo subito capito che non c'era nulla da fare con i droni. Ogni strumento è necessario per il proprio compito, e loro sono adatti per l'ispezione di grandi spazi aperti», afferma Alexander Aitov.
Alla semifinale c'erano solo tre persone nel team che hanno camminato nel bosco e hanno posizionato i segnali nella zona di ricerca. Mentre molti risolvevano problemi ingegneristici, Nakhodka lavorava come un soccorritore. "Non si deve applicare una psicologia agricola, dove si copre semplicemente un'area. Bisogna comportarsi come un soccorritore, mettersi nei panni della persona scomparsa, osservare la direzione approssimativa in cui potrebbe andare, quali sentieri potrebbe seguire."
Ma anche i segnali di "Nakhodka" a quel punto non erano più così semplici come alcuni anni fa in Yakutia. Grazie ai finanziamenti di "Sistema", gli ingegneri del team hanno sviluppato una tecnologia di comunicazione radio. Ora, trovando un segnale, la persona preme un pulsante e i soccorritori ricevono immediatamente un segnale e sanno esattamente da quale segnale 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.
Altre due squadre hanno sviluppato interi complessi di ricerca basati su sonar. Ad esempio, il team di MMS Rescue ha creato una rete di beacon portatili, dove ogni beacon funge da ripetitore, permettendo di trasmettere il segnale di attivazione anche in assenza di collegamento radio diretto con la centrale di ricerca.
«Abbiamo un gruppo di appassionati che affronta un compito simile per la prima volta», dicono. «Abbiamo lavorato in altri settori — nella tecnologia, nell'IT, abbiamo esperti dal settore spaziale. Ci siamo riuniti, abbiamo fatto brainstorming e deciso di realizzare una soluzione del genere. I criteri principali erano costi ridotti e facilità d'uso. In modo che le persone potessero utilizzare il sistema senza formazione.»
Un altro team — i «Stratonauti» — è riuscito a trovare un figurante più velocemente di chiunque altro grazie a un sistema simile. Hanno sviluppato un'app speciale che tracciava sia la posizione del drone che quella dei beacon, oltre alla posizione di tutti i soccorritori. Il drone, che consegnava i beacon, fungeva anche da ripetitore per l'intero sistema, affinché il segnale dei beacon non andasse perso nel bosco.
«Non è stato facile. Un giorno ci siamo bagnati bene. Due dei nostri uomini sono andati nel bosco attraverso il rovo, e hanno capito che non era affatto una gita picnic. Ma stanchi e soddisfatti sono tornati — alla fine abbiamo trovato la persona in entrambe le occasioni in soli 45 minuti», racconta Stanislav Yurchenko degli 'Stratonauti'.
«Abbiamo trasportato i fari al centro dell'area con l'aiuto dei droni per garantire la massima copertura. In un volo, un drone può trasportare un faro. È lungo — ma più veloce di un uomo. Abbiamo utilizzato piccoli droni DJI Mavic — un faro della dimensione di uno di essi. È il massimo che può trasportare, ma è conveniente. Certo, ci piacerebbe trovare una soluzione completamente autonoma. Con l'IA, in modo che il drone scansioni il bosco e identifichi i punti di rilascio. Attualmente abbiamo un operatore, e a un chilometro, senza utilizzare attrezzature aggiuntive — la connessione si interrompe. Quindi nella prossima fase studieremo qualcosa di nuovo».
Ma nessuna squadra ha trovato la persona immobilizzata e, soprattutto, non ha ancora ideato un modo per farlo. Teoricamente, le possibilità di trovarlo rimangono solo per la squadra «V вершина», che, nonostante tutte le difficoltà, è riuscita a trovare la persona e a raggiungere la finale grazie a un termocamera e una camera.
«Inizialmente avevamo l'idea di utilizzare due droni di tipo aereo», racconta Aleksey Grishayev di «V вершина», «Li stavamo sviluppando per determinare la composizione dell'atmosfera, e abbiamo ancora il compito di realizzare un drone a tutte le condizioni atmosferiche. Abbiamo deciso di provarli anche in questa competizione. La velocità di ciascuno varia da 90 a 260 km/h. L'alta velocità e le uniche caratteristiche aerodinamiche del drone consentono di cercare in qualsiasi condizione atmosferica e di scansire abbastanza rapidamente l'area assegnata».
Il vantaggio di tali macchine 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' UAV principale «Verschiny» è installata una camera termica e una fotocamera ad alta risoluzione, mentre sul secondo è presente solo la fotocamera. A bordo del principale UAV c'è un microcomputer che, grazie a un software sviluppato dal team, rileva autonomamente le anomalie termiche e invia le coordinate con un'immagine dettagliata da entrambe le camere. «In questo modo, non dobbiamo esaminare tutto il materiale dal vivo, che equivale, per la comprensione, a circa 12.000 scatti all'ora di volo.»
Tuttavia, la tecnologia dell'aereo è stata creata di recente dal team e ci sono state molte problematiche — con il sistema di lancio, con il paracadute, con il pilota automatico. «Abbiamo temuto di portarlo in prova — avrebbe potuto semplicemente cadere. Volevamo evitare complicazioni tecniche. Perciò abbiamo optato per una soluzione classica — il DJI Matrice 600 Pro.»
Nonostante tutte le difficoltà, che hanno portato molti a rinunciare a telecamere e termocamere, «Verschiny» è riuscita a trovare un comparse. Questo ha richiesto un grande lavoro, prima con la termocamera, poi con i metodi stessi di ricerca.
Per tre mesi, il team ha testato una tecnologia che ha permesso alla termocamera di esaminare il terreno tra i rami. "C'è stata una buona dose di fortuna, poiché il percorso degli statistiche passava attraverso foreste in cui nessuna termocamera sarebbe riuscita a vedere nulla. E se una persona è stanca e si siede sotto un abete, trovarla sarebbe impossibile."
Sin dall'inizio abbiamo rinunciato a un'accurata ispezione della foresta con i nostri droni. Invece, abbiamo scelto di cercare la persona volando sopra le aperture, le radure e le aree aperte. Sono arrivato in anticipo per studiare l'area, e, utilizzando tutte le mappe online disponibili, ho tracciato i percorsi per i droni solo sopra i luoghi dove teoricamente potrebbe essere visibile una persona."
Secondo Alexey, utilizzare più droni in associazione è molto costoso (un'unità con una soluzione tecnica per la ricerca a bordo costa oltre 2 milioni di rubli), ma alla fine sarà necessario. Ritiene che ciò offra la possibilità di individuare uno statistico immobile. "Inizialmente volevamo cercare precisamente la persona sdraiata. Ci sembrava che quella in movimento l'avremmo trovata comunque. E le squadre con i beacon cercavano solo quelli in movimento."
Ho chiesto ad Aleksandr Aitov del team «Naходка» se non pensassero che avessero già sepolto in anticipo una persona statica. Infatti, i beacon per lui sono inutili.
Lui ci ha pensato. Mi è sembrato che tutte le altre squadre parlassero con sorrisi e scintille negli occhi riguardo alla risoluzione dei problemi ingegneristici. I ragazzi di MMS Rescue hanno scherzato dicendo che un beacon lanciato può cadere proprio su una persona sdraiata. I «Stratonauti» hanno riconosciuto che si tratta di un compito complesso, per il quale al momento non ci sono idee. E il soccorritore di «Naходка» ha iniziato a parlare, come mi è sembrato, con una miscela di tristezza e speranza:
— Nella nostra taiga è scomparsa una bambina di tre anni e mezzo. È rimasta lì per dodici giorni e sono state effettuate ricerche da un gran numero di persone per dieci giorni. Quando l'hanno trovata, era sdraiata nell'erba, praticamente non era visibile. È stata trovata solo perlustrando.
Se fossero stati disposti dei beacon… a tre anni e mezzo un bambino è già abbastanza consapevole. E probabilmente si sarebbe avvicinato e avrebbe premuto il pulsante. Penso che parte delle vite sarebbero state salvate.
— E lei è stata salvata?
— Lei sì.
In autunno, le quattro squadre rimanenti si dirigeranno nella regione di Vologda, e la loro missione diventerà notevolmente più difficile: trovare una persona in un raggio di 10 chilometri. Cioè su un'area superiore a 300 chilometri quadrati. In condizioni in cui il drone ha solo mezz'ora di volo, la visibilità è offuscata dalle cime degli alberi e il segnale scompare già dopo un chilometro. Come afferma Maksim Chizhov, finora nessun prototipo è pronto per tali condizioni, anche se crede che ci siano possibilità per tutti. Grigorij Sergeev, presidente del team di ricerca e salvataggio "Liza Alert", aggiunge:
«Oggi siamo già pronti a utilizzare alcune tecnologie tra quelle che abbiamo visto, e questo sarà efficace. E invito tutti i partecipanti e non partecipanti: ragazzi, testate le tecnologie! Venite a unirvi a noi nelle ricerche! E allora non sarà un segreto per nessuno che il bosco non è trasparente per il segnale radio e che il termocamera non riesce a vedere attraverso le cime. Il mio sogno principale è trovare più persone con meno forze».
Fonte: habr.com
