엔지니어들이 숲에서 실종된 사람들을 구하고 있지만 숲은 아직 포기하지 않습니다

매년 구조대원들은 야생에서 실종된 수만 명의 사람들을 수색하고 있습니다. 도시에서 볼 때 우리의 기술력은 어떤 일이든 처리할 수 있을 만큼 엄청나 보입니다. 드론 15대를 각각 카메라와 열화상 장비로 연결하고 신경망만 연결하면 XNUMX분 안에 누구라도 찾아낼 수 있을 것 같습니다. 그러나 이것은 전혀 사실이 아니다.

지금까지 기술은 많은 한계에 직면해 있으며 구조팀은 수백 명의 자원봉사자와 함께 넓은 지역을 수색하고 있습니다.

작년에 Sistema 자선 재단은 사람을 검색하기 위한 새로운 기술을 찾기 위해 Odyssey 프로젝트를 시작했습니다. 수백 명의 엔지니어와 디자이너가 참여했습니다. 그러나 기술에 정통하고 경험이 많은 사람들조차도 기술이 숲을 뚫을 수 없다는 사실을 때때로 깨닫지 못했습니다.

2013년, 두 명의 어린 소녀 알리나 이바노바(Alina Ivanova)와 아야나 비노쿠로바(Ayana Vinokurova)가 야쿠티아(Yakutia)의 신스크(Sinsk) 마을에서 사라졌습니다. 그들을 수색하기 위해 엄청난 병력이 배치되었습니다. 그들은 수백 명의 자원봉사자, 구조대, 잠수부, 드론에 열화상 장비를 장착했습니다. 헬리콥터 영상은 모든 사람이 인터넷에서 녹화물을 볼 수 있도록 공개되었습니다. 그러나 힘이 충분하지 않았습니다. 소녀들에게 무슨 일이 일어났는지는 아직 알려지지 않았습니다.

야쿠티아는 거대합니다. 만약 주였다면 지역적으로는 12위 안에 들었을 것입니다. 하지만 이 거대한 영토에 사는 사람은 백만 명도 채 되지 않습니다. 이렇게 끝없이 황량한 타이가에서 니콜라이 나호드킨은 야쿠티아 구조대에서 9년 동안 일했으며 그 중 XNUMX년은 리더였습니다. 상황이 그 어느 때보다 악화되고 자원이 부족할 때, 우리는 사람을 찾을 수 있는 새로운 방법을 찾아야 합니다. 그리고 니콜라이가 말했듯이 아이디어는 좋은 삶에서 나오는 것이 아닙니다.

니콜라이 나홋킨

2010년부터 야쿠티아 구조대(Yakutia Rescue Service)는 드론을 사용해 왔습니다. 이는 러시아 연방 비상상황부와는 별도의 조직으로, 공화국 자체에서 재정을 지원받습니다. 장비에 대한 엄격한 규정이 없기 때문에 비상 상황 부에서는 훨씬 나중에 드론을 사용하기 시작했습니다. 서비스 내에는 열정적인 엔지니어들이 구조자를 위한 응용 기술을 개발하는 과학 그룹도 있습니다.

“비상부, 구조대, 각종 법집행기관의 기존 수색방식은 30년대부터 변함이 없다. 추적기는 흔적을 따라가고, 개는 길을 잃지 않도록 도와줍니다.”라고 과학 그룹의 리더인 Alexander Aitov는 말합니다. “사람을 찾지 못하면 야쿠 티아에서 마을 전체가 둘, 셋이 일어납니다. 모두가 숲을 뭉치고 빗질합니다. 살아있는 사람을 찾으려면 매시간이 중요하고 시간이 빨리 촉박해집니다. 결코 충분하지 않습니다. Sinsk에서 비극이 발생했을 때 많은 사람과 장비가 관련되었지만 결과는 없었습니다. 황량한 타이가를 수색할 때도 비슷한 상황이 발생합니다. 이를 어떻게든 바로잡기 위해 실종자를 수동적인 연결고리로 인식하는 것이 아니라, 자신을 구하려는 자신의 욕망과 적극적인 삶에 대한 갈증을 활용하자는 생각이 나왔다.”

구조 엔지니어들은 구조용 조명 및 음향 비콘을 조립하기로 결정했습니다. 이 장치는 큰 소리를 내고 오랫동안 빛나며 밤낮으로 주목을 끄는 다소 크지만 가벼운 장치입니다. 길을 잃은 사람이 그들에게 다가 오면 물, 비스킷, 성냥을 발견하게 될 것이며 동시에 가만히 앉아서 구조대를 기다리라는 지시를 받게 될 것입니다.

이러한 비콘은 서로 XNUMXkm 떨어진 곳에 위치하며 실종자에 대한 대략적인 수색 영역을 둘러싸고 있습니다. 마치 자동차가 덜거덕거리는 것처럼 낮은 소리를 냅니다. 숲에서는 고주파가 훨씬 더 심하게 전파되기 때문입니다. 구조된 사람들은 흔히 도로 소리나 떠나려는 관광객 무리의 소리를 따르고 있다고 생각했습니다.

등대는 믿을 수 없을 정도로 단순했습니다. 과학 그룹이 기본적이지만 독창적인 솔루션을 구현한 것은 이번이 처음이 아닙니다.

“예를 들어 구조대원을 위한 수상복을 개발했습니다. 바지와 재킷은 일반 작업복처럼 보이지만 물 속에서는 사람을 물에 띄울 수 있습니다. 완전히 실용성을 높이기 위해 슈트는 XNUMX겹으로 되어 있습니다. 내부에는 폴리우레탄 폼 알갱이가 봉제되어 있습니다. 저온에서의 다이버 다이빙을 위한 개발이 이루어졌습니다. 추운 날씨에 압축 공기가 팽창하면 밸브가 성에로 덮이고 사람이 질식하게 됩니다. 여러 연구소에서는 이를 어떻게 해야 할지 알 수 없었습니다. 그들은 특수 재료를 개발하고 전기 가열을 만들고 모든 종류의 현대적인 접근 방식을 도입했습니다.

우리 직원들은 500 루블의 문제를 해결했습니다. 그들은 중국 보온병을 통과 한 코일을 통해 실린더에서 나오는 차가운 공기를 통과했습니다 (그리고 -57에서도 물속에 들어갑니다). 공기가 뜨거워지면 사람들은 물속에 들어가 그곳에서 일할 수 있습니다.”

하지만 비콘은 너무 단순하고 유용한 기능이 많이 부족합니다. 수색 작업 중에 구조 대원은 각 비콘을 확인하기 위해 정기적으로 장거리를 이동해야 했습니다. 비컨이 30개라면 구조자는 3~4시간마다 타이가를 통해 XNUMXkm를 걸어야 합니다.

2018년 Sistema 자선 재단은 새로운 기술을 사용하여 야생에서 실종자를 구출할 최신 방법을 찾으려고 노력하는 팀을 위한 대회인 Odyssey 프로젝트를 시작했습니다. Nikolai Nakhodkin과 Alexander Aitov와 그들의 친구들은 참여하기로 결정했습니다. 그들은 팀을 "Nakhodka"라고 부르고 다른 사람들과의 경쟁에서 팀을 개선하기 위해 가장 간단한 장치를 가져왔습니다.

내무부에 따르면 2017년 러시아에서는 약 84만XNUMX천명이 실종됐고, 그 중 절반은 발견되지 않았다. 실종자 한 명당 평균 XNUMX명이 수색에 나섰다. 따라서 Odyssey 대회의 사명은 “통신 소스 없이 숲에서 실종된 사람을 찾는 데 도움이 되는 기술을 만드는 것입니다. 장치, 센서, 드론, 새로운 통신 수단 등 상상이 가능한 모든 것이 될 수 있습니다.”

“불분명한 솔루션 중 하나 또는 환상적인 솔루션은 바이오 레이더 시스템을 갖춘 비행선입니다. 하지만 팀에는 프로토타입이 없었고 자신의 아이디어만 제시하는 데만 국한되었습니다.”라고 경쟁 전문가인 Maxim Chizhov는 말합니다.

또 다른 팀은 지진 센서를 사용하기로 결정했습니다. 이 장치는 지면의 진동 중에서 인간의 발걸음을 인식하고 그 방향을 보여줄 수 있는 장치입니다. 프로토타입의 도움으로 그들은 "잃어버린 자"(참가자들이 다정하게 불렀던 것처럼)를 묘사한 추가 인물을 찾는 데 성공했지만 팀은 경쟁에서 크게 앞서지 못했습니다.

2019년 19월까지 레닌그라드, 모스크바, 칼루가 지역의 숲에서 여러 차례 훈련 테스트를 거친 후 최고의 2개 팀이 준결승에 진출했습니다. 그들은 4평방킬로미터의 면적에서 XNUMX시간도 채 안 되는 시간에 두 명의 엑스트라를 찾는 임무를 맡았습니다. 하나는 숲 속을 이동하고 있었고, 다른 하나는 한 곳에 누워 있었습니다. 각 팀은 그 사람을 찾기 위해 두 번의 시도를 했습니다.

“준결승 진출자 중 한 팀은 나무 꼭대기 아래를 비행하고 인공 지능으로 제어하고 이동 방향을 결정하고 줄기 주위를 비행하고 나뭇가지를 피하는 드론 떼를 만들고 싶었습니다. AI를 활용해 환경을 분석하고 사람을 식별한다.

그러나 이 솔루션이 제대로 작동하는 형태로 구현되려면 아직 멀었습니다. 적어도 테스트 조건에서는 작동하는 데 약 XNUMX년이 걸릴 것 같습니다.”라고 Maxim Chizhov는 말합니다.

ALB 검색팀은 성공에 가까웠습니다. 그들은 워키토키에 연결된 확성기, 주변 공간의 소리를 들을 수 있는 마이크, 카메라, AI가 탑재된 컴퓨터, 카메라의 사진을 실시간으로 처리하는 훈련된 신경망을 탑재하고 있었습니다. 볼 수 있습니다.

“운영자는 물리적으로 불가능한 수천 개의 이미지가 아니라 수십 또는 심지어 단위의 이미지를 분석한 다음 드론의 경로를 변경할지, 정찰을 위해 추가 드론이 필요한지, 아니면 즉시 수색팀을 보낼지 결정을 내릴 수 있습니다. ”

그러나 대부분의 팀은 비슷한 문제에 직면했습니다. 기술이 실제 숲의 조건에 적합하지 않았습니다.

많은 사람들이 의존하고 있는 컴퓨터 비전은 공원과 숲에서의 테스트에서 작동했지만 울창한 숲에서는 쓸모가 없는 것으로 판명되었습니다.

약 XNUMX/XNUMX의 팀이 기대했던 열화상 장비도 효과가 없는 것으로 나타났습니다. 여름에는(이때 대부분의 사람들이 사라집니다) 나뭇잎이 너무 뜨거워져 지속적인 열점으로 변합니다. 밤에는 짧은 시간에 검색하는 것이 더 쉽지만 여전히 열이 나는 그루터기, 동물 등 열점이 많이 있습니다. 카메라는 의심스러운 장소를 확인하는 데 도움이 될 수 있지만 밤에는 거의 쓸모가 없습니다.

게다가 열화상 장비를 구하기도 어려웠습니다. 이 기술을 사용하는 Vershina 팀의 Alexey Grishaev는 "안타깝게도 EU 및 기타 국가의 제한으로 인해 러시아에서는 우수한 열화상 장비를 사용할 수 없습니다."라고 말했습니다.

“시중에서 판매되는 열화상 카메라에는 초당 5~6프레임 주파수의 디지털 출력과 프레임 속도는 높지만 이미지 품질이 낮은 추가 아날로그 비디오 출력이 있습니다. 결국 우리는 아주 좋은 중국산 열화상 장비를 발견했습니다. 우리는 운이 좋았다고 말할 수 있습니다. 모스크바에는 이와 같은 것이 단 하나뿐이었습니다. 하지만 아무것도 보이지 않는 작은 모니터에 사진이 표시되었습니다.

대부분의 팀은 비디오 출력을 사용했습니다. 우리 팀은 모델을 개선하고 초당 30프레임의 빈도로 고품질 디지털 이미지를 얻을 수 있었습니다. 그 결과는 매우 심각한 열화상 카메라입니다. 아마 군용 모델만 더 좋을 것 같아요.”

그러나 이러한 문제도 시작에 불과합니다. UAV가 수색 지역 위로 비행하는 짧은 시간 동안 카메라와 열화상 카메라는 수만 장의 이미지를 수집했습니다. 즉석에서 해당 지점으로 전송하는 것은 불가능했습니다. 숲 위에는 인터넷이나 셀룰러 통신이 없었습니다. 따라서 드론은 해당 지점으로 돌아 왔고 미디어에서 녹음을 다운로드하여 이에 대해 최소 XNUMX 분을 소비했으며 결국 몇 시간 안에 물리적으로 볼 수 없을 정도로 많은 양의 자료를 받았습니다. 이러한 상황에서 Vershina 팀은 열 이상이 감지된 이미지를 강조 표시하는 특수 알고리즘을 사용했습니다. 이로 인해 데이터 처리 시간이 단축되었습니다.

“우리는 자격 테스트에 참가한 모든 팀이 숲이 무엇인지 이해하지 못하는 것을 보았습니다. 숲에서는 무선 신호가 다르게 전파되고 매우 빠르게 손실됩니다.”라고 Maxim Chizhov는 기자 회견에서 발표했습니다. “우리는 또한 출발점에서 XNUMXkm 떨어진 곳에서 이미 연결이 끊어졌을 때 팀이 놀란 것을 보았습니다. 어떤 사람들에게는 숲 위에 인터넷이 없다는 것이 놀라운 일이었습니다. 그러나 이것이 현실이다. 이곳은 사람들이 길을 잃는 숲이다.”

빛과 소리의 비콘을 기반으로 한 기술은 그 자체로 잘 입증되었습니다. XNUMX개 팀이 결승에 진출했으며 그 중 XNUMX개 팀이 이 결정에 의존했습니다. 그중에는 야쿠티아 출신의 '나홋카'도 있다.

“모스크바 근처에서 이 정글을 봤을 때 우리는 그곳에는 드론과 아무 관련이 없다는 것을 즉시 깨달았습니다. 각 도구는 특정 작업에 필요하며 넓은 개방 공간을 검사하는 데 적합합니다.”라고 Alexander Aitov는 말합니다.

준결승까지 팀에는 숲 속을 걷고 수색 구역에 비콘을 설치하는 사람이 단 세 명뿐이었습니다. 많은 사람들이 엔지니어링 문제를 해결하는 동안 Nakhodka는 구조대처럼 일했습니다. “단지 해당 지역을 다룰 때는 비농업 심리학을 사용해야 합니다. 구조대원처럼 행동하고, 실종자의 입장에 서서 그가 갈 수 있는 대략적인 방향과 경로를 살펴봐야 합니다.”

그러나 이 무렵 나홋카 등대는 몇 년 전 야쿠티아에 있었던 것처럼 더 이상 단순하지 않았습니다. Sistema 보조금의 도움으로 팀의 엔지니어들은 무선 통신 기술을 개발했습니다. 이제 사람이 등대를 찾으면 버튼을 누르면 구조 대원이 즉시 신호를 받고 잃어버린 사람이 어느 등대에서 기다리고 있는지 정확히 알 수 있습니다. UAV는 검색용이 아니라 무선 신호 중계기를 공중으로 들어 올리고 비콘에서 활성화 신호의 전송 반경을 늘리는 데 필요합니다.

두 개의 팀이 사운드 비콘을 기반으로 전체 검색 시스템을 개발했습니다. 예를 들어, MMS Rescue 팀은 각 비콘이 중계기인 휴대용 비콘 네트워크를 만들었습니다. 이를 통해 검색 본부와의 직접적인 무선 통신이 없더라도 활성화에 대한 신호를 전송할 수 있습니다.

“우리는 처음으로 이 작업을 수행한 열광적인 그룹이 있습니다.”라고 그들은 말합니다. “우리는 기술, IT 등 다른 산업에도 참여했으며 우주 분야의 전문가도 보유하고 있습니다. 우리는 함께 모여서 폭풍우를 치고 이 결정을 내리기로 결정했습니다. 주요 기준은 저렴한 비용과 사용 용이성이었습니다. 훈련을 받지 않은 사람들도 그것을 받아들이고 적용할 수 있도록 말이죠.”

또 다른 팀인 Stratonauts는 유사한 솔루션을 사용하여 가장 빠른 추가 정보를 찾을 수 있었습니다. 그들은 드론의 위치, 비콘의 위치, 모든 구조대의 위치를 ​​추적하는 특수 애플리케이션을 개발했습니다. 비콘을 전달한 드론은 전체 시스템의 중계기 역할도 하여 비콘의 신호가 숲 속에서 사라지지 않도록 했습니다.

“쉽진 않았어요. 어느 날 우리는 정말 젖었습니다. 우리 일행 중 두 사람은 횡재를 통해 숲에 들어갔고 이것이 소풍과는 거리가 멀다는 것을 깨달았습니다. 그러나 우리는 피곤하고 행복하게 돌아왔습니다. 결국 우리는 단 45분 만에 두 번의 시도에서 그 사람을 찾았습니다.”라고 Stratonauts의 Stanislav Yurchenko는 말합니다.

“우리는 최대 범위를 보장하기 위해 드론을 사용하여 비콘을 구역 중앙으로 이동했습니다. 드론은 한 번의 비행에 하나의 비콘을 운반할 수 있습니다. 길지만 사람보다 빠릅니다. 우리는 소형 소형 드론인 DJI Mavick를 사용했습니다. 비콘 하나가 그것만한 크기였습니다. 이것은 휴대할 수 있는 최대값이지만 예산에 따라 작동합니다. 물론 완전히 자율적인 솔루션을 찾고 싶습니다. AI를 사용하면 드론이 숲을 스캔하고 릴리스 지점을 결정할 수 있습니다. 이제 운영자가 있지만 XNUMXkm 후에 추가 장치를 사용하지 않으면 연결이 종료됩니다. 따라서 다음 단계에서는 뭔가를 생각해 낼 것입니다.”

그러나 단 한 팀도 움직이지 않은 사람을 찾지 못했고 가장 중요한 것은 이를 수행하는 방법을 전혀 찾지 못했다는 것입니다. 이론적으로는 Vershina 팀만이 그를 찾을 수 있었으며 모든 어려움에도 불구하고 열화상 카메라와 카메라를 사용하여 그 남자를 찾아 결승에 진출할 수 있었습니다.

Vershina의 Alexey Grishaev는 "처음에는 두 대의 항공기형 드론을 사용하려는 아이디어가 있었습니다. 대기의 구성을 결정하기 위해 이를 개발했으며 여전히 전천후 UAV를 만드는 과제를 가지고 있습니다."라고 말했습니다. 우리는 이번 대회에서 그것들을 시험해 보기로 결정했습니다. 각각의 속도는 90~260km/h이다. UAV의 빠른 속도와 독특한 공기역학적 특성은 어떤 기상 조건에서도 검색할 수 있는 능력을 제공하고 특정 지역을 빠르게 스캔할 수 있게 해줍니다.”

이러한 장치의 장점은 엔진을 꺼도 떨어지지 않고 낙하산으로 계속 활공하고 착륙한다는 것입니다. 단점은 쿼드콥터만큼 기동성이 좋지 않다는 것입니다.

메인 Vershina 드론에는 열화상 카메라와 팀에서 수정한 고해상도 카메라가 장착되어 있으며, 두 번째 드론에는 사진 카메라만 있습니다. 메인 UAV에는 팀이 개발한 소프트웨어를 사용하여 열적 이상 현상을 독립적으로 감지하고 두 카메라의 상세한 이미지와 함께 좌표를 전송하는 마이크로컴퓨터가 있습니다. "이렇게 하면 비행 시간당 약 12개의 이미지에 해당하는 모든 자료를 실시간으로 볼 필요가 없습니다."

그러나 팀은 최근 항공기 기술을 개발했지만 발사 시스템, 낙하산, 자동 조종 장치 등 여전히 많은 문제가 있었습니다. “우리는 그를 시험에 데려가는 것이 두려웠습니다. 그는 넘어질 수도 있었습니다. 기술적 문제를 피하고 싶었습니다. 그래서 우리는 DJI Matrice 600 Pro라는 전통적인 솔루션을 선택했습니다.”

버려진 카메라와 열화상 카메라로 인한 모든 어려움에도 불구하고 Vershina는 추가 기능을 찾을 수 있었습니다. 이를 위해서는 첫째로 열화상 장비를 사용하고 둘째로 검색 방법 자체를 사용하는 등 많은 작업이 필요했습니다.

XNUMX개월 동안 팀은 열화상 카메라로 캐노피 사이의 지면을 볼 수 있는 기술을 테스트했습니다. “운이 좋았습니다. 엑스트라의 경로가 열화상 카메라 하나도 아무것도 볼 수 없는 숲을 통과했기 때문입니다. 그리고 사람이 피곤해서 나무 아래 어딘가에 앉으면 그를 찾을 수 없습니다.
처음부터 우리는 UAV로 숲을 완전히 빗질하는 것을 거부했습니다. 대신에 우리는 공터, 공터, 공터 위로 날아가서 그 사람을 찾기로 결정했습니다. 나는 그 지역을 연구하기 위해 미리 현장에 도착했고, 사용 가능한 모든 온라인 지도를 사용하여 이론적으로 사람이 보일 수 있는 장소에 대해서만 UAV 경로를 그렸습니다.”

Alexey에 따르면 여러 대의 드론을 동시에 사용하는 것은 매우 비용이 많이 들지만(기내 검색을 위한 기술 솔루션을 갖춘 항공사 한 대의 비용은 2만 루블 이상) 결국에는 필요할 것입니다. 그는 이것이 정지된 추가 항목을 발견할 수 있는 기회를 제공한다고 믿습니다. “우리는 처음에 병상에 누워 있는 사람을 찾고 싶었습니다. 어쨌든 우리는 모바일을 찾을 것 같았습니다. 그리고 비콘을 가진 팀은 움직이는 것만 찾고 있었습니다.”

Nakhodka 팀의 Alexander Aitov에게 물었습니다. 모두가 이미 정적 사람을 미리 묻었다고 생각하지 않나요? 결국, 비콘은 그에게 쓸모가 없습니다.

그는 그것에 대해 생각했습니다. 다른 팀들은 모두 미소를 지으며 눈을 반짝이며 엔지니어링 문제를 해결하는 것에 대해 이야기하고 있는 것 같았습니다. MMS Rescue의 직원들은 떨어진 비컨이 거짓말하는 사람에게 직접 떨어질 수 있다고 농담했습니다. "Stratonauts"는 이것이 아직 아이디어가 없는 매우 어려운 슈퍼 작업임을 인정했습니다. 그리고 나홋카의 구조대원은 슬픔과 희망이 뒤섞인 표정으로 이렇게 말했습니다.

— 우리 타이가에서 세 살 반짜리 소녀가 사라졌습니다. 그녀는 그곳에서 XNUMX일을 보냈고, XNUMX일 동안 많은 사람들이 수색을 실시했습니다. 그들이 그녀를 발견했을 때 그녀는 풀밭에 누워 있었고 위에서는 거의 보이지 않았습니다. 빗질로만 발견됩니다.

만약 비컨이 설치된다면... XNUMX살 반이 되면 아이는 이미 꽤 의식이 있는 것입니다. 그리고 아마도 그녀는 그에게 다가가서 버튼을 눌렀을 것이다. 내 생각에 몇몇 생명은 구했을 것 같아요.

- 그녀는 구원받았나요?

- 그래요.

가을에는 나머지 10개 팀이 볼로그다 지역으로 이동하게 되며, 그들 앞에 놓인 작업은 반경 300km의 구역에서 사람을 찾는 것이 훨씬 더 어려울 것입니다. 즉, XNUMX 평방 킬로미터가 넘는 면적입니다. 드론이 XNUMX분 동안 비행하는 조건에서는 나무 꼭대기에 시야가 산산조각나고 단 XNUMXkm만 지나면 통신이 끊어집니다. Maxim Chizhov가 말했듯이 모든 사람에게 기회가 있다고 믿지만 단일 프로토 타입이 그러한 조건에 준비되어 있지 않습니다. Lisa Alert 수색 및 구조 팀의 회장인 Grigory Sergeev는 다음과 같이 덧붙였습니다.

“오늘 우리는 우리가 본 몇 가지 기술을 사용할 준비가 되었으며 이는 효과적일 것입니다. 그리고 모든 참가자와 비참가자에게 촉구합니다. 여러분, 기술을 테스트해 보세요! 와서 우리와 함께 검색해 보세요! 그러면 숲이 무선 신호에 불투명하고 열화상 장비가 크라운을 통해 볼 수 없다는 사실은 누구에게도 비밀이 아닙니다. 나의 주된 꿈은 더 적은 노력으로 더 많은 사람들을 찾는 것입니다.”

출처 : habr.com