バイオレーダー、段ボール製ドローン、空飛ぶソーセージ - ニキータ・カリノフスキーが語る検索技術の良し悪し

数日前、エンジニアリングチームが森で行方不明になった人々を発見するための最高のテクノロジーを探していたオデッセイのコンテストが終了しました。 夏に話した セミファイナル、昨日投稿しました 決勝戦の素晴らしいレポート.

主催者は、314平方キロメートルのエリアで2時間以内に10人を見つけるという非常に困難な課題を設定しました。 さまざまなアイデアがありましたが、（ネタバレ）誰も成功しませんでした。 コンテストの技術専門家の一人にニキータ・カリノフスキー氏がいた。 私は彼と参加者や彼らの決断について話し合い、コンテストのすべての段階を通して他にどのようなアイデアが記憶に残っているかについても尋ねました。

フィナーレの報道をすでに読んでいる場合は、ここにもいくつかのセリフが表示されます。 これは最小限の編集を加えた完全なインタビューです。

このシリーズの記事をまだ読んでいない方のために、その背景を簡単に説明します。

以前のエピソードではAFK システマ財団は、通信手段を持たずに野生で迷子になった人々の捜索に現代技術を導入する方法を見つけるために、オデッセイ コンペティションを開始しました。 130チームのうち、決勝に進出したのは4チームだけで、面積2kmXNUMXの森の中でXNUMX回連続で人を見つけることができた。

ナホトカチームはヤクート救助隊の退役軍人によって設立された。 これらは実際の森林状況で豊富な経験を持つ検索エンジンですが、おそらくテクノロジーの点では最も進んでいないチームです。 彼らのソリューションは、特別な信号構成を使用することで、最大 XNUMX キロメートル離れた場所でもはっきりと聞こえる大型のサウンド ビーコンです。 その音を聞いて人がやって来て、灯台から救助隊に合図を送ります。 重要なのはテクノロジーというよりも、それを使用する戦術にあります。 捜索エンジニアは最小限のビーコンを使用して捜索境界線を柵で囲み、徐々にその境界線を狭めながら人物を発見します。

ヴェルシナチームはナホトカとは正反対だ。 エンジニアはテクノロジーに完全に依存しており、地上軍をまったく使用しません。 彼らのソリューションは、カスタマイズされた熱画像装置、カメラ、スピーカーを備えたドローンです。 映像間の検索も人間ではなくアルゴリズムによって実行されます。 サーマルイメージャーの役​​に立たないことやアルゴリズムのレベルの低さについて多くの専門家が懐疑的だったにも関わらず、ヴェルシーナは準決勝と決勝の両方に出場者を何度か見つけました（ただし、必要な選手ではありませんでした）。

Stratonauts と MMS Rescue は、あらゆるソリューションを使用する XNUMX つのチームです。 サウンドビーコン、領土内で通信を確立するための気球、写真撮影とリアルタイムの捜索トラッカーを備えたドローン。 ストラトノーツは、行方不明者を最も早く発見したため、準決勝で最高の成績を収めました。

サウンドビーコンは最も効果的で広く普及したソリューションとなっていますが、その助けを借りて見つけられるのは移動できる人だけです。 横になっている人にはほとんどチャンスがありません。 それを探す最良の方法は熱画像装置を使うことのようですが、熱画像装置は樹冠を通して何も見ることができず、また、ヒートスポットと人間と森の他のすべての物体とを区別することも困難です。 写真、アルゴリズム、ニューラルネットワークは有望なテクノロジーですが、今のところパフォーマンスはあまり良くありません。 珍しいテクノロジーもありましたが、それぞれに利点よりも制限の方が多かったです。

――競技以外では何をしているのですか？
— INTEC グループ企業、トムスク。 主な分野は工業デザイン、エレクトロニクスおよび組み込みソフトウェアを含むソフトウェアの開発です。 当社は独自の小規模パイロットおよび小規模生産を行っており、製品のアイデアから量産までの移行を支援します。 私たちの最も有名なプロジェクトの 2015 つは、2018 年から開発を進めている「NIMB」プロジェクトです。 XNUMX年、このプロジェクトでレッド・ドット・デザイン賞を受賞しました。 これは工業デザインの世界で最も名誉ある賞の XNUMX つです。

-これは何をするのですか？
— これはセキュリティ リングであり、警報イベントが発生したときにユーザーが押す警報ボタンです。 見た目は普通の指輪です。 底部にはボタンがあり、内部にはスマートフォンと通信するためのBluetoothモジュール、触覚表示用の超小型電動モーター、バッテリー、2017色のLEDがあります。 ベースにはリジッドとフレックスを組み合わせたボードが含まれています。 本体本体は金属製、カバーはプラスチック製です。 これはかなり有名なプロジェクトです。 350年にはKickstarterで約XNUMX万ドルを集めた。

- ここはどうですか？ チームは期待に応えていますか?
— チームによっては、豊富な探索経験があり、何度も森に入っており、そのようなイベントを複数回実行している人もいます。 彼らは実際の状況で人を見つける方法についてはよく理解していますが、テクノロジーについてはほとんど理解していません。 他のチームでは、彼らはテクノロジーに精通していますが、夏、冬、秋の状況で森の中を移動する方法をまったく知りません。

――黄金の中庸はないんですか？
- まだ一度も見たことがありません。 すべての専門家の一般的な意見は次のとおりです。すべてのチームを団結させ、単一のコラボレーションを強制し、ソリューションを組み合わせて、それぞれの最善の部分を取り入れて実装すれば、非常に優れた複合体が得られるでしょう。 当然のことながら、製品を完成させ、健全な製品状態にし、最終的に市場に出せる形にする必要があります。 しかし、これは実際に使用でき、実際に人々の命を救う非常に優れたソリューションとなるでしょう。

しかし、それぞれの解決策は個別には完全には効果的ではありません。 十分な全天候対応能力が不足しているところ、XNUMX 時間体制が十分でないところ、意識を失った人々を捜索していないところもあります。 常に包括的なアプローチを取る必要があり、最も重要なこととして、人探しには特定の理論があり、複合施設はこの理論に対応している必要があることを常に理解する必要があります。

さて、解決策は粗雑です。 ここには XNUMX つのクラスのプロジェクトが表示されます。XNUMX つ目は、非常にシンプルで非常に信頼性の高い、動作するシステムです。 ヤクート出身のナホトカチームが持ち込んだ音響信号ビーコンはユニークな装置だ。 豊富な経験を持つ人々によって作成されたことは明らかです。 技術的には非常に単純で、LoRaWAN モジュールとその上に展開された MESH ネットワークを備えた通常の空気圧信号です。

— 何がそんなにユニークなのでしょうか？
「1200キロ離れた森でも聞こえます。」 音量レベルは誰にとってもほぼ同じですが、他の多くの人はこの効果を経験しません。 しかし、正しく選択された周波数と空気圧信号の構成により、そのような結果が得られます。 私は個人的に約 XNUMX メートルの距離でその音を録音しましたが、これが実際には信号の音であり、信号に向かう方向であることを十分に理解していました。 実際の状況では、これはうまく機能します。

— 同時に、技術的には最も進歩していないように見えます。
- これは本当です。 これらは PVC パイプから作られており、最もシンプルで信頼性が高く、非常に効果的なソリューションです。 しかし、それには限界があります。 これらの装置を使用して意識を失った人を見つけることはできません。

— XNUMX番目のクラスのプロジェクトですか？
- XNUMX 番目のクラスは、さまざまな特定の検索モデル (熱画像と XNUMX 色画像を組み合わせた熱画像装置、ドローンなどを使用した検索) を実装する複雑な技術ソリューションです。

しかし、そこではすべてが非常に生々しいです。 ところどころにニューラルネットワークが使われています。 これらは、パーソナル コンピューター、nvidia Jetson ボード、および航空機自体に展開されます。 しかし、これらすべてはまだ解明されていません。 そして、実践が示しているように、このような状況では線形アルゴリズムを使用すると、ニューラル ネットワークよりもはるかに効果的に機能しました。 つまり、線形アルゴリズムを使用し、熱画像装置からの画像上のスポットによって、物体の面積と形状によって人物を識別すると、はるかに大きな効果が得られました。 ニューラルネットワークでは事実上何も見つかりませんでした。

-彼女に教えることが何もなかったからですか？
— 彼らは自分たちが教えたと主張しましたが、その結果は非常に物議を醸しました。 物議を醸すようなものさえありませんでした - ほとんどありませんでした。 ここではニューラルネットワークは登場しませんでした。 彼らは間違って教えられたか、間違ったことを教えられたのではないかという疑いがある。 これらの条件下でニューラル ネットワークが正しく適用されれば、おそらく良い結果が得られますが、検索方法全体を理解する必要があります。

— ニューラルネットワークは有望だと言われています。 うまく作ればうまくいきます。 それどころか、サーマルイメージャーについては、いずれにしても役に立たないと彼らは言います。
「にもかかわらず、事実は記録されました。 サーマルカメラは本当に人を探します。 ニューラル ネットワークの場合と同様、ここではツールについて話していることを理解する必要があります。 顕微鏡を使うと、小さな物体を調べることができます。 釘を打つ場合には、顕微鏡を使用しないほうがよいでしょう。 サーマルイメージャーやニューラルネットワークも同様です。 適切に構成された機器を適切な条件で正しく使用すると、良好な結果が得られます。 間違った場所や間違った方法でツールを使用すれば、結果が得られないのは当然です。

- さて、ここで、腐った切り株でさえ、行方不明のおばあさんよりも熱を与えると言われたら、どうやって熱画像装置を使うことができますか？
- それ以上ではありません。 彼らはチェックし、見ました - それ以上はありません。 その人には明確なパターンがあります。 人は非常に特殊な対象であることを理解する必要があります。 さらに、一年の異なる時期には、これらは異なるオブジェクトになります。 私たちが夏について話している場合、これは、サーマルイメージャーの強力なスポットで輝く、薄いTシャツ、Tシャツ、またはシャツを着た人です。 私たちが秋、冬について話している場合、フードで覆われた頭と、フードの下または帽子の下から出てくる熱の痕跡の残り、明るい手を見ることができます。他のすべては衣服で隠されています。

したがって、熱画像装置を通して人がはっきりと見えるのですが、私はそれを自分の目で見ました。 もう XNUMX つは、イノシシ、ヘラジカ、クマも同様にはっきりと見えるため、観察するものを非常に明確にフィルタリングする必要があるということです。 サーマル・イメージャーだけでは絶対にやっていけないし、サーマル・イメージャーを指差しながら、それがすべての問題を解決してくれると言うだけではだめだ。 いや、コンプレックスはあるはずだ。 この複合施設には、フルカラー画像または LED でバックライトを当てたモノクロ画像を提供する XNUMX 色カメラが含まれている必要があります。 サーマルイメージャー自体はスポットを生成するだけなので、何か特別なものが付属している必要があります。

――現在決勝進出しているチームの中で、一番カッコいいのは誰ですか？
— 正直に言うと、お気に入りはありません。 私は誰にでも固いレンガを投げることができます。 最初のヴェルシナチームの決断が本当に気に入ったとだけ言っておこう。 彼らはサーマルイメージャーと XNUMX 色カメラを備えていただけでした。 私はそのイデオロギーが好きでした。 彼らは地上部隊を関与させずに技術的手段を使用して捜索し、機動隊員はまったくおらず、ドローンのみで捜索しましたが、人々を発見しました。 彼らが必要な人を見つけたかどうかは言いませんが、人々も動物も見つけました。 熱画像装置上の物体の座標と XNUMX 色カメラ上の物体の座標を比較すると、物体を識別し、そこに人がいるかどうかを判断できます。

実装について質問があります。サーマルイメージャーとカメラの同期は不用意に行われ、実際にはまったくありませんでした。 理想的には、システムにはステレオ ペア、モノクロ カメラ XNUMX 台、XNUMX カラー カメラ XNUMX 台、およびサーマル イメージャが備えられており、これらすべてが XNUMX 回のシステムで動作する必要があります。 ここではそうではありませんでした。 カメラは別のシステムで動作し、熱画像装置も別のシステムで動作しましたが、そのためにアーチファクトが発生しました。 ドローンの速度がもう少し速かったら、非常に強い歪みが生じたでしょう。

— 彼らはヘリコプターで飛んだのですか、それとも飛行機はありましたか？
— ここにはヘリコプターを持っている人は誰もいませんでした。 というか、ヘリコプターはチームの5つによって発射されましたが、これは捜索エリアでの通信を確保するための純粋に技術的な機能でした。 そこにはLOR中継器が掛けられ、半径XNUMXキロメートル以内の通信が可能となった。

結果として、ここでの検索航空機はすべて航空機タイプです。 離陸と着陸は簡単ではないため、これには独自の問題が伴います。 たとえば、昨日の気象状況では、ナホトカチームはドローンを発射できませんでした。 しかし、私はこれを言いたいと思います。彼らが運用していたドローンは、現在の構成のままでは役に立たなかったでしょう。

「準決勝では、中継のみにドローンを使いたいとのことでした。
— ナホトカのドローンは写真ビデオ撮影と警告のために作られました。 ビーコン、熱画像カメラ、カラーカメラがあります。 少なくとも私は彼らからそう聞いた。 昨日は開梱さえしませんでした。 配送されたままの状態で梱包されていました。 しかし、たとえ手に入れたとしても、おそらく使わないでしょう。 彼らはまったく異なる戦術を持っていました - 彼らは足で探しました。

今日、彼らは森にビーコンをまき、それを使って人を見つけようとしています。 これは私が最も気に入らない解決策です。 その後、彼らがここに持ち込んだ 350 基の灯台を回収するかどうか、私は非常に疑問に思っています。 というか強制的に回収させますが、全て回収してくれるわけではありません。 私が最初のチームの決定が最も気に入ったのは、それが地上部隊の完全な放棄を伴うものだったからです。

-それだけで？ 結局のところ、本当にこれだけの広大な面積を量的にとれば、うまくいくかもしれません。
「おそらくうまくいくでしょうが、ドロップ構成もビーコン自体の構成も気に入りませんでした。」

— ストラトノーツ用のレンガが残っています。
— Stratonauts は素晴らしい解決策を持っています。 もし彼らがやりたいようにやっていれば、彼らは成功しただろう。 しかし、彼らは飛行機械にも問題を抱えていました。

検索グループを提供するシステムがあります。 主に機動性のある地上部隊に重点が置かれています。 それらは、適切な地点および適切な方向に捜索グループを展開するためのグループとの通信および地上ビーコンとの通信を備えた発行されたビーコンである。 彼らは、エリア全体に通信を提供する中継器を備えた気球を持っています。 彼らは地上の固定ビーコンを持っていますが、それらの数は非常に少なく、最後の瞬間にそれらを作成したことを彼ら自身が認めており、彼らにとってこれは主要な戦術ユニットではありません-彼らはテストのためにそれらを作成しました。 それらの数はかなり多く、戦術に特別な貢献をしたわけではありません。

主な戦術は、グループ内の各検索エンジンが独自の個人トラッカーを持ち、それが本社とともに単一の情報ネットワークに統合されるというものでした。 誰がどの場所にいるのかがはっきりと分かります。 コーミングはリアルタイムで実行され、方向が調整されます。

「すべてをひとつにまとめたいと思っているようですね。」
- はい、全くその通りです。 グリゴリー・セルゲイエフと私が歩くと、彼は見てこう言います、「くそー、なんてクールなものだ、あれがあればいいのに」と私たちは他の人に行きます、「くそー、なんてクールなものだ、あれがあればいいのに」と私たちは行きます。 XNUMX番目は、「くそー、なんてクールなことだろう。」、私はそこかしこで人を見つけただろう。

それとは別に、これらは特定の条件に対しては分野的に優れたソリューションです。 それらを組み合わせると、単一の通信フィールドを備えた非常に優れた複合施設が得られます。気球を使用した長距離にわたるシステムの展開があり、地上軍をリアルタイムで追跡および制御するシステムがあります。十分に長い範囲に到達し、捜索エリアを正しく使用し、セクターに分割することができるビーコンは、人がそこに行くように信号を提供し、その後、すべてがテクノロジーの問題になります。 飛行する天候があります - いくつかの力が使用されます、飛行しない天候があります - その他、夜 - さらに他のものです。

「しかし、それはすべて壊滅的に高価です。」
— 高価なものもあれば、そうでないものもあります。

— たとえば、現在離陸しているドローン XNUMX 機の価格は、おそらくボーイング XNUMX 機と同じくらいです。
- はい、コストはかなり高くなります。 ただし、正しく使用すれば、これは XNUMX 回限りの購入であることを理解する必要があります。 一度購入すれば、あとは全国に持ち運んで使用するだけです。 有能な人材へのこのような XNUMX 回限りの投資は、適切に維持および運用されればかなり長期間持続します。

――コンテストの応募作品を見て、気に入った作品で決勝に残らなかったものはありましたか？
――面白いことがたくさんありましたね。

――覚えている中で一番面白かったことは何ですか？
— 気球に吊るされたバイオレーダーのことをよく覚えています。 長い間笑いました。

「それが何なのか聞くのも怖いです。」
— 重要なのは、これが非常に優れた判断方法であるということです。 バイオレーダーは、反射される他のすべてのものを背景にして生物学的生命体を識別することを目的としています。 通常、胸部振動と脈拍が使用されます。 このために、100 GHz の超高周波レーダーが使用され、かなりの距離で照射され、森林を 150 × 200 メートルの深さまで照らします。

- ではなぜ面白いのでしょうか？
— なぜなら、これは恒久的に設置されている場合にのみ機能するため、彼らはそれを気球に吊るしたかったからです。 そして彼らは「これは静止した物体だ」と言います。 今、私たちは気球を見ていますが、気球は常に揺れており、地面にしっかりとネジで固定する必要があるものをその上に掛けたいと考えています。そうしないと、写真がまったく鮮明に見えなくなります。

ダンボールドローンもとても面白かったです。

— 段ボールのものですか？
- はい、段ボール製のドローンです。 すごくおもしろかった。 段ボールを接着してワニスで塗装した飛行機。 彼はまさに神の御心のままに飛びました。 選手たちは彼を一方向に飛ばしてほしかったが、彼は正しい方向以外のどこかに飛んでいき、最終的には墜落して痛みは免れた。

「空飛ぶソーセージに再構成できる空飛ぶベーグル」は、アプリケーションからの実際の引用で、非常に面白いものでした。 消防ホースの外側の編組を取り、ゴムを取り除き、膨張させて両側をねじった長いパイプになります。 それを結びつけると、空飛ぶドーナツになり、その上にカメラがぶら下がっています。 そして、ベーグルが簡単に空飛ぶソーセージに変身できるということを、誰もがソーセージを見て笑いました。 なぜ、なぜソーセージなのかは不明ですが、とても面白かったです。

— 地面に置かれたキューブが振動や段差を読み取ると聞きました。
――そうですね、確かにそういうことはありましたね。 これは実際には非常に機能的であることを理解する必要があります。 私はまさにそれを行う市販製品をいくつか知っています。 これは、境界セキュリティ システム向けにセキュリティを調整した地震計です。 しかし、これは重要なインフラと軍事施設にのみ使用されます。 ガスポンプ場には XNUMX 段階のアクセス制御システムがあり、その XNUMX つ目が地震計であることは知っています。

— なんだか期待できそうですね。 ではなぜそうではないのでしょうか？
「実際のところ、面積が小さい重要なインフラ施設の閉鎖された周囲を保護することと、森林全体に地震計を設置することは別のことです。 彼らの行動範囲は非常に短く、最も重要なことは、走っているイノシシ、走っている人間、そして走っているクマの区別がほとんどつかないことです。 もちろん、ハードウェアを正しくオンにすれば、理論的には可能ですが、これは技術を非常に複雑にし、もっと簡単な方法があるように思えます。

誰もが準々決勝に行くように勧められ、誰もが自分の腕を試すように勧められました。 ここで私たちが見るのは、実際に人を見つけることができた人たちです。 他の人は全員見つからなかったので、この競争はかなり客観的であるように私には思えます。 たとえば、専門家の意見を信頼することもできますが、信頼できないこともありますが、彼らがそれを見つけたか、見つけられなかったかという事実は変わりません。

出所： habr.com