Kasmet gelbėtojai ieško dešimčių tūkstančių laisvėje dingusių žmonių. Iš miestų žiūrint, mūsų technologinė galia atrodo tokia didžiulė, kad gali susidoroti su bet kokia užduotimi. Atrodo, paimkite tuziną dronų, prie kiekvieno pritvirtinkite kamerą ir termovizorių, prijunkite neuroninį tinklą ir viskas – per 15 minučių jis suras bet ką. Bet tai visai netiesa.
Iki šiol technologijos susiduria su daugybe apribojimų, o gelbėtojų komandos šukuoja didžiulius plotus su šimtais savanorių.
Praėjusiais metais labdaros fondas „Sistema“ pradėjo projektą „Odisėja“, siekdamas rasti naujų technologijų ieškantiems žmonių. Jame dalyvavo šimtai inžinierių ir dizainerių. Tačiau net ir techniką išmanantys ir patyrę žmonės kartais nesuvokdavo, koks neįveikiamas miškas technologijoms.
2013 metais Jakutijos Sinsko kaime dingo dvi mažos mergaitės – Alina Ivanova ir Ayana Vinokurova. Jų paieškai buvo panaudotos didžiulės pajėgos: termovizoriais aprūpino šimtus savanorių, gelbėtojų komandų, narų, dronus. Sraigtasparnio filmuota medžiaga buvo paviešinta, kad visi galėtų peržiūrėti įrašus internete. Tačiau jėgų neužteko. Kas nutiko merginoms, kol kas nežinoma.
Jakutija yra didžiulė. Jei tai būtų valstybė, ji būtų tarp dešimties didžiausių pagal plotą. Tačiau šioje milžiniškoje teritorijoje gyvena mažiau nei milijonas žmonių. Tokioje begalinėje, apleistoje taigoje Nikolajus Nachodkinas Jakutijos gelbėjimo tarnyboje dirbo 12 metų, iš kurių 9 – vadovu. Kai sąlygos blogesnės nei bet kada ir išteklių trūksta, turime sugalvoti naujų būdų, kaip rasti žmonių. Ir kaip sako Nikolajus, idėjos kyla ne iš gero gyvenimo.
Nikolajus Nachodkinas
Nuo 2010 metų Jakutijos gelbėjimo tarnyba naudoja bepiločius orlaivius. Tai atskira nuo Rusijos Federacijos nepaprastųjų situacijų ministerijos organizacija, finansuojama pačios respublikos. Tokių griežtų nuostatų įrangai nėra, todėl Ekstremalių situacijų ministerija bepiločius orlaivius pradėjo naudoti daug vėliau. Tarnyboje taip pat veikia mokslinė grupė, kurioje entuziastingi inžinieriai kuria taikomas technologijas gelbėtojams.
„Esami paieškos metodai, kuriuos nepaprastųjų situacijų ministerija, gelbėjimo tarnybos ir visokios teisėsaugos institucijos nesikeitė nuo 30-ųjų. Traseris seka pėdsaką, šuo padeda nepasiklysti“, – pasakoja mokslinei grupei vadovavęs Aleksandras Aitovas. „Jei žmogaus nerandama, Jakutijoje iškyla visas kaimas, du, trys. Visi vienija ir šukuoja miškus. Norint ieškoti gyvo žmogaus, svarbi kiekviena valanda, o laikas greitai bėga. Jo niekada negana. Kai įvyko tragedija Sinske, buvo įtraukta daug žmonių ir technikos, bet be rezultatų. Panašios situacijos nutinka ir ieškant apleistoje taigoje. Norint tai kažkaip pataisyti, kilo mintis dingusįjį suvokti ne kaip pasyvią grandį, o pasitelkti savo norą išgelbėti save ir aktyvų gyvenimo troškulį.
Gelbėjimo inžinieriai nusprendė surinkti gelbėjimo šviesos ir garso švyturėlius – gana didelius, bet lengvus įrenginius, kurie skleidžia didelį garsą ir ilgai šviečia, traukia dėmesį dieną ir naktį. Pasiklydęs žmogus, atėjęs pas juos, ras vandens, sausainių ir degtukų – o kartu ir nurodymus ramiai sėdėti ir laukti gelbėtojų.
Tokie švyturiai yra trijų kilometrų atstumu vienas nuo kito ir juosia apytikslę dingusio žmogaus paieškos zoną. Jie skleidžia žemą garsą, lyg mašina burzgia – nes aukšti dažniai daug prasčiau sklinda miške. Dažnai išgelbėtieji manydavo, kad seka kelio triukšmą arba ruošiasi išeiti turistų grupei.
Švyturiai buvo neįtikėtinai paprasti. Tai buvo ne pirmas kartas, kai mokslo grupė įgyvendino elementarius, bet išradingus sprendimus.
„Pavyzdžiui, jie sukūrė plūduriuojantį kostiumą gelbėtojams. Kelnės ir švarkas atrodo kaip įprasti kombinezonai, tačiau vandenyje jie išlaiko žmogų. Kad būtų visiškai utilitariškas, kostiumas yra dviejų sluoksnių. Viduje įsiūtos putų poliuretano granulės. Yra plėtra nardymui žemoje temperatūroje. Suslėgtam orui plečiantis šaltu oru, vožtuvai pasidengia šerkšnu, žmogus uždūsta. Keli institutai negalėjo suprasti, ką su tuo daryti – jie sukūrė specialias medžiagas, gamino elektrinį šildymą, diegė įvairiausius šiuolaikinius metodus.
Mūsų vaikinai išsprendė problemą už 500 rublių. Šaltą orą, kuris ateina iš cilindro (ir jie patenka po vandeniu net esant -57) jie praleido per ritę, perleistą per kinišką termosą. Oras įkaista, žmonės patenka po vandeniu ir gali ten dirbti.
Tačiau švyturiai yra per paprasti, jiems trūksta daug naudingų funkcijų. Paieškos operacijų metu gelbėtojui nuolat tekdavo nubėgti didelius atstumus, kad patikrintų kiekvieną švyturėlį. Jei yra dešimt švyturių, tai gelbėtojas kas 30-3 valandas turi nueiti 4 km per taigą.
2018 metais labdaros fondas „Sistema“ pradėjo projektą „Odisėja“ – konkursą komandoms, kurios pasitelkdamos naujas technologijas bandys rasti naujausius būdus, kaip išgelbėti gamtoje dingusius žmones. Nikolajus Nachodkinas ir Aleksandras Aitovas bei jų draugai nusprendė dalyvauti - jie paskambino komandai „Nakhodka“ ir atnešė savo paprasčiausią įrenginį, kad jį patobulintų konkuruodami su kitais.
Vidaus reikalų ministerijos duomenimis, 2017 metais Rusijoje dingo beveik 84 tūkstančiai žmonių, pusė jų taip ir nebuvo rasti. Vidutiniškai kiekvieno dingusio žmogaus ieškojo šimtas žmonių. Todėl konkurso „Odisėja“ misija buvo „sukurti technologijas, kurios padėtų rasti miške dingusius žmones be ryšio šaltinio. Tai gali būti įrenginiai, jutikliai, dronai, naujos ryšio priemonės ir viskas, ką gali jūsų vaizduotė.
„Vienas iš neakivaizdžių – arba fantastinių – sprendimų yra dirižablis su bioradarų sistema. Tačiau komanda neturėjo prototipo ir apsiribojo tik savo idėjos pristatymu“, – sako konkurso ekspertas Maksimas Čižovas.
Kita komanda nusprendė panaudoti seisminį jutiklį – įrenginį, kuris tarp žemės vibracijų gali atpažinti žmogaus žingsnius ir parodyti kryptį, iš kurios jie ateina. Prototipo pagalba net pavyko surasti statistą, kuris pavaizdavo „paklydusįjį“ (taip juos meiliai vadino dalyviai), tačiau konkurse komanda toli nenuėjo.
Iki 2019 metų birželio po kelių treniruočių išbandymų Leningrado, Maskvos ir Kalugos sričių miškuose į pusfinalį pateko 19 geriausių komandų. Jiems buvo duota užduotis 2 kvadratinių kilometrų plote per mažiau nei 4 valandas surasti du priedus. Vienas judėjo per mišką, kitas gulėjo vienoje vietoje. Kiekviena komanda du kartus bandė surasti asmenį.
„Tarp pusfinalio dalyvių viena komanda norėjo sukurti būrį dronų, kurie turėjo skraidyti po medžių viršūnėmis, valdomi dirbtinio intelekto, nustatyti judėjimo kryptį, skraidyti aplink kamienus, aplenkti šakas ir šakeles. Naudojant AI, jis analizuotų aplinką ir identifikuotų asmenį.
Tačiau šis sprendimas dar gana toli, kad jis būtų įgyvendintas tinkamai. Manau, kad prireiks maždaug metų, kol jis pradės veikti, bent jau bandymo sąlygomis“, – sako Maksimas Čižovas.
ALB paieškos komanda buvo arti sėkmės. Juose buvo garsiakalbis, prijungtas prie racijos, mikrofonas, galintis klausytis supančios erdvės, fotoaparatas ir kompiuteris su dirbtiniu intelektu bei apmokytas neuroninis tinklas, kuris realiu laiku apdorodavo nuotraukas iš fotoaparato, kur žmogus galėjo būti matomas.
„Operatorius galėtų išanalizuoti ne tūkstančius vaizdų, o tai fiziškai neįmanoma, o dešimtis ar net vienetus, o tada priimti sprendimą: ar keisti drono maršrutą, ar reikia papildomo drono žvalgybai, ar iš karto atsiųsti paieškos komandą. “
Tačiau dauguma komandų susidūrė su panašiomis problemomis – technologijos nebuvo pritaikytos tikro miško sąlygoms.
Kompiuterinė vizija, kuria daugelis pasitikėjo, veikė atliekant bandymus parkuose ir miškuose, bet pasirodė nenaudinga tankiuose miškuose.
Termovizoriai, kurių tikėjosi maždaug trečdalis komandų, taip pat pasirodė neveiksmingi. Vasarą – būtent tada dauguma žmonių dingsta – lapija taip įkaista, kad virsta nuolatine karšta vieta. Naktį lengviau ieškoti per trumpą laiką, tačiau vis tiek yra daug karščio taškų - įkaitę kelmai, gyvūnai ir daug daugiau. Kamera galėtų padėti patikrinti įtartinas vietas, bet naktį ji mažai naudinga.
Be to, termovizorius pasirodė sunku gauti. „Deja, dėl ES ir kitų šalių mums nustatytų apribojimų gerų termovizorių Rusijoje nėra“, – sakė Aleksejus Grišajevas iš Vershina komandos, kuri rėmėsi šia technologija.
„Rinkoje esantys termovizoriai turi 5-6 kadrų per sekundę dažnio skaitmeninę išvestį ir papildomą analoginę vaizdo išvestį su dideliu kadrų dažniu, bet žema vaizdo kokybe. Galiausiai radome labai gerą kinišką termovizorių. Galima sakyti, mums pasisekė – Maskvoje toks buvo tik vienas. Tačiau jis rodė vaizdą mažame monitoriuje, kuriame nieko nebuvo matyti.
Dauguma komandų naudojo vaizdo išvestį. Mūsų komandai pavyko patobulinti modelį ir iš jo gauti aukštos kokybės skaitmeninį vaizdą 30 kadrų per sekundę dažniu. Rezultatas – labai rimtas termovizorius. Tikriausiai tik kariniai modeliai yra geresni“.
Tačiau ir šios problemos yra tik pradžia. Per trumpą laiką, kol UAV skrido virš paieškos zonos, kameros ir termovizoriai surinko dešimtis tūkstančių vaizdų. Neįmanoma jų perduoti į tašką skrydžio metu – virš miško nebuvo nei interneto, nei korinio ryšio. Todėl dronas grįžo į tašką, įrašai buvo parsisiunčiami iš jo laikmenų, tam skirdami bent pusvalandį, o galiausiai gavo tokį kiekį medžiagos, kad fiziškai per valandas jos nebūtų įmanoma peržiūrėti. Šioje situacijoje Vershina komanda naudojo specialų algoritmą, kuris išryškino vaizdus, kuriuose buvo aptiktos šiluminės anomalijos. Tai sumažino duomenų apdorojimo laiką.
„Pamatėme, kad ne visos į kvalifikacijos testus atėjusios komandos suprato, kas yra miškas. Kad miške radijo signalas sklinda kitaip ir gana greitai dingsta“, – spaudos konferencijoje paskelbė Maksimas Čižovas. „Pamatėme ir komandų nuostabą, kai ryšys nutrūko jau pusantro kilometro atstumu nuo starto vietos. Kai kuriuos nustebino interneto trūkumas virš miško. Bet tai yra realybė. Tai miškas, kuriame žmonės pasiklysta“.
Šviesos ir garso švyturiais paremta technologija pasirodė puikiai. Į finalą pateko keturios komandos, iš kurių trys pasitikėjo šiuo sprendimu. Tarp jų yra „Nakhodka“ iš Jakutijos.
„Kai pamatėme šias džiungles netoli Maskvos, iškart supratome, kad su dronais ten nieko bendro nėra. Kiekvienas įrankis reikalingas konkrečiai užduočiai atlikti, o jie puikiai tinka didelėms atviroms erdvėms apžiūrėti“, – sako Aleksandras Aitovas.
Iki pusfinalio komanda turėjo tik tris žmones, kurie ėjo per mišką ir padėjo švyturius paieškos zonoje. Ir nors daugelis sprendė inžinerines problemas, Nachodka dirbo kaip gelbėtojai. „Kai tik aprėpiate sritį, turite naudoti ne agrarinę psichologiją. Reikia elgtis kaip gelbėtojui, atsigulti į dingusio žmogaus vietą, pažiūrėti apytikslę kryptį, kur jis gali eiti, kokiais keliais.
Tačiau iki to laiko Nachodkos švyturiai nebebuvo tokie paprasti, kaip prieš keletą metų Jakutijoje. „Sistemos“ dotacijų pagalba komandos inžinieriai sukūrė radijo ryšio technologiją. Dabar žmogus, radęs švyturį, paspaudžia mygtuką, gelbėtojai iškart gauna signalą ir tiksliai žino, prie kurio švyturio jų lauks pasiklydęs žmogus. UAV reikalingas ne paieškai, o radijo signalo kartotuvo pakėlimui į orą ir aktyvavimo signalo perdavimo iš švyturių spinduliui padidinti.
Dar dvi komandos sukūrė visas paieškos sistemas, pagrįstas garso švyturiais. Pavyzdžiui, „MMS Rescue“ komanda sukūrė nešiojamųjų švyturių tinklą, kuriame kiekvienas švyturys yra kartotuvas, leidžiantis perduoti signalą apie jo aktyvavimą net ir nesant tiesioginio radijo ryšio su paieškos štabu.
„Turime grupę entuziastų, kurie pirmą kartą ėmėsi šios užduoties“, – sako jie. „Buvome susiję su kitomis industrijomis – technologijų, IT, turime kosmoso srities specialistų. Susirinkome, šturmavome ir nusprendėme priimti tokį sprendimą. Pagrindiniai kriterijai buvo maža kaina ir naudojimo paprastumas. Kad žmonės be išsilavinimo galėtų imti ir pritaikyti“.
Kita komanda – „Stratonauts“ – galėjo greičiau rasti papildomą, naudodama panašų sprendimą. Jie sukūrė specialią programą, kuri stebėjo drono padėtį, švyturių vietą ir visų gelbėtojų padėtį. Švyturius pristatęs dronas taip pat veikė kaip visos sistemos kartotuvas, kad signalas iš švyturių nepasimestų miške.
„Tai nebuvo lengva. Vieną dieną mes tikrai sušlapome. Du mūsiškiai per vėją įėjo į mišką ir suprato, kad tai toli gražu ne piknikas. Tačiau grįžome pavargę ir laimingi – juk abiem bandymais žmogų radome vos per 45 minutes“, – pasakoja Stanislavas Jurčenko iš „Stratonauts“.
„Mes naudojome dronus, kad perkeltume švyturius į zonos centrą, kad užtikrintume maksimalų aprėptį. Vieno skrydžio metu dronas gali gabenti vieną švyturį. Jis ilgas – bet greitesnis už žmogų. Naudojome nedidelius kompaktiškus dronus DJI Mavick – vienas švyturys yra tokio dydžio. Tai yra didžiausias kiekis, kurį jis gali nešti, tačiau jis veikia su biudžetu. Žinoma, norėčiau rasti visiškai savarankišką sprendimą. Su AI, kad dronas skenuotų mišką ir nustatytų paleidimo taškus. Dabar turime operatorių, bet po kilometro, jei nenaudojame papildomų įrenginių, ryšys nutrūksta. Todėl kitame etape kažką sugalvosime“.
Tačiau ne viena komanda nerado imobilizuoto žmogaus, o svarbiausia – niekada nesuprato, kaip tai padaryti. Teoriškai šansą jį surasti turėjo tik „Vershina“ komanda, kuri, nepaisant visų sunkumų, sugebėjo surasti vyrą ir, panaudojusi termovizorių bei kamerą, patekti į finalą.
„Iš pradžių turėjome idėją panaudoti du orlaivių tipo dronus“, – sako Aleksejus Grišajevas iš Veršinos, – „Mes sukūrėme juos, kad nustatytų atmosferos sudėtį, ir vis dar turime užduotį sukurti UAV bet kokiu oru. Nusprendėme jas išbandyti šiame konkurse. Kiekvieno greitis nuo 90 iki 260 km/val. Didelis greitis ir unikalios UAV aerodinaminės charakteristikos suteikia galimybę ieškoti bet kokiomis oro sąlygomis ir leidžia greitai nuskaityti tam tikrą sritį.
Tokių prietaisų privalumas tas, kad išjungus variklį jie nenukrenta, o toliau sklando ir leidžiasi parašiutu. Minusas yra tas, kad jie nėra tokie manevringi kaip keturračiai.
Pagrindiniame drone „Vershina“ sumontuotas termovizorius ir komandos modifikuota didelės raiškos kamera, o antrasis dronas turi tik foto kamerą. Pagrindiniame UAV yra mikrokompiuteris, kuris, naudodamas komandos sukurtą programinę įrangą, savarankiškai nustato šilumines anomalijas ir siunčia jų koordinates su detaliu vaizdu iš abiejų kamerų. „Tokiu būdu mums nereikia žiūrėti visos medžiagos gyvai, o tai, kad suprastumėte, yra apie 12 000 vaizdų per valandą skrydžio.
Tačiau komanda neseniai sukūrė orlaivio technologiją, ir su ja vis dar buvo daug problemų – su paleidimo sistema, su parašiutu, su autopilotu. „Bijojome imti jį tyrimams – jis gali tiesiog pargriūti. Norėjau išvengti techninių problemų. Todėl pasirinkome klasikinį sprendimą – DJI Matrice 600 Pro.
Nepaisant visų sunkumų, dėl kurių daugelis apleistų fotoaparatų ir termovizorių, Vershina sugebėjo rasti papildomą. Tai pareikalavo daug darbo, pirmiausia su termovizoriumi, o antra – su pačiais paieškos būdais.
Tris mėnesius komanda išbandė technologiją, kuri leido termovizoriumi apžiūrėti žemę tarp stogelių. „Kažkiek pasisekė, nes statistų maršrutas ėjo per tokius miškus, kad nei vienas termovizorius nieko nepamatys. O jei žmogus pavargęs atsisėda kur nors po medžiu, jo rasti bus neįmanoma.
Nuo pat pradžių atsisakėme visiškai šukuoti mišką savo UAV. Vietoj to nusprendėme ieškoti žmogaus skrendant per proskynas, proskynas ir atviras vietas. Iš anksto atvykau į aikštelę tyrinėti teritorijos ir, naudodamas visus turimus internetinius žemėlapius, nubrėžiau UAV maršrutus tik tose vietose, kur teoriškai žmogus gali būti matomas.
Pasak Aleksejaus, kelių dronų naudojimas vienu metu yra labai brangus (vienas nešiklis su techniniu sprendimu ieškoti laive kainuoja daugiau nei 2 milijonus rublių), tačiau galiausiai to prireiks. Jis mano, kad tai suteikia galimybę pastebėti stacionarų priedą. „Iš pradžių norėjome ieškoti gulinčio žmogaus. Mums atrodė, kad vis tiek rasime ką nors mobilaus. O komandos su švyturėliais tik ieškojo kažko judančio“.
Paklausiau Aleksandro Aitovo iš „Nakhodka“ komandos - ar jie nemano, kad visi jau iš anksto palaidojo statišką žmogų? Juk švyturiai jam nenaudingi.
Jis pagalvojo apie tai. Man atrodė, kad visos kitos komandos apie inžinerinių problemų sprendimą kalbėjo su šypsena ir žiburiu akyse. „MMS Rescue“ vaikinai juokavo, kad nukritęs švyturys gali nukristi tiesiai ant gulinčio žmogaus. „Stratonautai“ pripažino, kad tai labai sunki super užduotis, kuriai idėjų kol kas nėra. O gelbėtojas iš Nachodkos kalbėjo, kaip man atrodė, su liūdesio ir vilties mišiniu:
— Mūsų taigoje dingo trejų su puse metukų mergaitė. Ten ji praleido dvylika dienų, o dešimt dienų kratą atliko daugybė žmonių. Kai jie ją rado, ji gulėjo žolėje, beveik nematoma iš viršaus. Rasta tik sušukavus.
Jei švyturėliai būtų dedami... sulaukęs trejų su puse metų, vaikas jau visai sąmoningas. Ir galbūt ji būtų priėjusi prie jo ir paspaudusi mygtuką. Manau, kad kai kurios gyvybės būtų išgelbėtos.
- Ar ji buvo išgelbėta?
- Jai taip.
Rudenį keturios likusios komandos vyks į Vologdos sritį, o jų laukia kur kas sunkesnė užduotis – surasti žmogų 10 kilometrų spindulio zonoje. Tai yra, daugiau nei 300 kvadratinių kilometrų plote. Esant tokioms sąlygoms, kai bepilotis skrydis trunka pusvalandį, regėjimą sugriauna medžių viršūnės, o ryšys nutrūksta jau po kilometro. Kaip sako Maksimas Čižovas, tokioms sąlygoms nėra paruoštas nei vienas prototipas, nors, jo manymu, šansų turi kiekvienas. Grigorijus Sergejevas, Lisa Alert paieškos ir gelbėjimo komandos pirmininkas, priduria:
„Šiandien esame pasirengę panaudoti keletą technologijų, kurias matėme, ir tai bus efektyvi. Ir aš raginu visus dalyvius ir nedalyvaujančius – vaikinai, išbandykite technologijas! Ateik ir ieškok su mumis! Ir tada niekam nebus paslaptis, kad miškas nepermatomas radijo signalams, o termovizorius nemato per lajas. Mano pagrindinė svajonė yra rasti daugiau žmonių su mažiau pastangų.
Šaltinis: www.habr.com