Elk jaar zoeken reddingswerkers naar tienduizenden mensen die in het wild zijn verdwenen. Vanuit de steden lijkt onze technologische kracht zo enorm dat het elke taak kan aan. Neem bijvoorbeeld een dozijn drones, hang er een camera en een warmtebeeldcamera aan, voeg een neurale netwerk toe en voilà—je vindt binnen 15 minuten iedereen. Maar zo eenvoudig is het helemaal niet.
Tot nu toe stuiten technologieën op een groot aantal beperkingen en doorzoeken reddingsteams enorme gebieden met honderden vrijwilligers.
Afgelopen jaar heeft het liefdadigheidsfonds 'Systeem' het project 'Odyssee' gelanceerd om nieuwe technologieën voor het opsporen van mensen te vinden. Honderden ingenieurs en ontwerpers hebben hieraan deelgenomen. Maar zelfs technisch onderlegde en ervaren mensen hadden soms geen idee hoe ontoegankelijk het bos is voor technologie.
In 2013 verdwenen twee kleine meisjes—Alina Ivanova en Ayanа Vinokurova—in het dorp Sinsk in Jakoetië. Er werd enorme inspanning geleverd voor hun zoektocht: een team van honderd vrijwilligers, reddingsbrigades, duikers en drones met warmtebeeldcamera's werden ingezet. Opnames van de helikopter werden openbaar gemaakt, zodat iedereen ze op internet kon bekijken. Maar de middelen waren niet genoeg. Wat er met de meisjes is gebeurd, is tot op de dag van vandaag onbekend.
Jakoetië is enorm. Als het een staat zou zijn, zou het tot de top tien grootste landen qua oppervlakte behoren. Maar op dit gigantische gebied wonen minder dan een miljoen mensen. In deze eindeloze onbewoonde taiga heeft Nikolai Nakhodkin 12 jaar gewerkt bij de Reddingsdienst van Jakoetië, waarvan 9 jaar als leidinggevende. Wanneer de omstandigheden uiterst moeilijk zijn en de middelen schaars, moet men nieuwe manieren bedenken om mensen te vinden. Zoals Nikolai zegt: ideeën komen niet voort uit een comfortabel leven.
Nikolai Nakhodkin
Sinds 2010 maakt de Reddingsdienst van Jakoetië gebruik van drones. Dit is een aparte organisatie los van het Russische Ministerie van Noodsituaties, gefinancierd door de republiek zelf. Er zijn geen strikte regels voor de uitrusting; daarom zijn drones bij het Ministerie van Noodsituaties veel later in gebruik genomen. Ook is er een wetenschappelijke groep binnen de dienst, waar enthousiaste ingenieurs toegepaste technologieën voor reddingswerkers ontwikkelen.
«De bestaande zoekmethoden van de rampenbestrijdingsdienst, de reddingsdiensten en verschillende veiligheidsstructuren zijn sinds de jaren '30 niet veranderd. De speurder volgt het spoor, de hond helpt om niet af te dwalen», vertelt Alexander Aïtov, die leiding gaf aan de onderzoeksgroep. «Als iemand niet gevonden wordt, komt er een heel dorp in Yakutia in actie, twee, drie. Iedereen verenigt zich en doorzoekt de bossen. Voor de zoektocht naar een levend persoon is elk uur belangrijk, en de tijd verstrijkt snel. Er is altijd te weinig tijd. Toen de tragedie in Sinsk zich voordeed, was er veel personeel en apparatuur betrokken, maar zonder resultaat. Dergelijke situaties komen vaak voor tijdens zoektochten in onbewoonde taiga. Om dit te verbeteren, kwam het idee om de vermiste niet als een passieve schakel te beschouwen, maar zijn eigen verlangen om te overleven en actieve levensdrang te benutten.»
Reddingswerkers en ingenieurs besloten om reddingslichtgeluidsboeien te verzamelen — vrij grote maar lichte apparaten die een hard geluid maken en lange tijd oplichten, waardoor ze zowel overdag als 's nachts de aandacht trekken. Een verloren persoon die bij hen in de buurt komt, zal water, beschuit en lucifers vinden — en tegelijkertijd een instructie om op zijn plaats te blijven en op de redders te wachten.
Deze boeien bevinden zich op een afstand van drie kilometer van elkaar en omringen het geschatte zoekgebied van de vermiste. Ze produceren een lage geluidstrilling, alsof een auto bromt — omdat hoge frequenties veel minder goed door het bos verspreiden. Vaak dachten de geredde mensen dat ze naar het geluid van een weg of een groep toeristen die zich aan het voorbereiden was om te vertrekken, gingen.
De boeien waren ongelooflijk eenvoudig. De onderzoeksgroep implementeerde al voor de tweede keer elementaire, maar geniale oplossingen.
«Daar hebben ze bijvoorbeeld een drijvend pak voor reddingswerkers ontwikkeld. Broek en jas zien eruit als gewone werkkleding, maar in het water houden ze de persoon drijvende. Om heel praktisch te zijn, is het pak dubbelwandig. Binnenin zijn er korrels van polyurethaanschuim ingebracht. Er is ook een ontwikkeling voor duikers die zich in lage temperaturen bevinden. Bij het uitzetten van samengeperste lucht in de kou, vormen de ventielen zich met rijp, en kan de persoon stikken. Verschillende instituten konden niet bedenken wat ze hiermee moesten doen — ze ontwikkelden speciale materialen, maakten elektrische verwarming, implementeerden verschillende moderne aanpakken.»
Onze jongens hebben het probleem opgelost voor 500 roebel. De koude lucht die uit de fles komt (en onder water gaat, zelfs bij -57) passeerde ze via een spiraal die door een Chinese thermosfles ging. De lucht wordt verwarmd, mensen gaan onder water en kunnen daar werken.
Maar de boeien waren te eenvoudig, ze ontbraken veel nuttige functies. Tijdens zoekoperaties moest de redder regelmatig enorme afstanden afleggen om elk boei te controleren. Als er tien boeien zijn, betekent dit dat de redder elke 3-4 uur 30 km door de taiga moet lopen.
In 2018 lanceerde het charitatieve fonds ‘Systeem’ het project ‘Odyssee’ - een wedstrijd voor teams die met nieuwe technologieën proberen de nieuwste manieren te vinden om vermiste mensen in de natuur te redden. Nikolaj Nakhodkin en Alexander Aitov besloten met vrienden deel te nemen - ze noemden hun team ‘Vondst’ en namen hun eenvoudigste apparaat mee om dit te verbeteren tijdens de competitie met anderen.
Volgens gegevens van het ministerie van Binnenlandse Zaken zijn in 2017 bijna 84.000 mensen in Rusland vermist geraakt, en van hen is de helft niet teruggevonden. Gemiddeld zochten honderd mensen naar elke vermiste persoon. Daarom werd de missie van de wedstrijd ‘Odyssee’ om ‘technologieën te creëren die helpen vermiste mensen in het bos te vinden zonder communicatiemiddelen. Dit kunnen apparaten, sensoren, drones, nieuwe communicatiemiddelen zijn en alles waartoe je verbeelding je kan brengen.’
‘Onder de niet-offensieve oplossingen - of fantasieën - zou een luchtschip met een biRadar-locatiesysteem kunnen worden genoemd. Maar het team had geen prototype en bleef beperkt tot de presentatie van hun idee,’ vertelt wedstrijddeskundige Maxim Chizhov.
Een ander team besloot een seismische sensor te gebruiken - een apparaat dat menselijke stappen kan herkennen tussen de trillingen op de grond en de richting kan aangeven waaruit ze komen. Met behulp van het prototype is het zelfs gelukt een figurant te vinden die de ‘verlorene’ uitbeeldde (zoals de deelnemers hen liefkozend noemden), maar het team kwam niet ver in de competitie.
In juni 2019, na verschillende testproeven in de bossen van de regio Leningrad, Moskou en Kaluga, bereikte 19 beste teams de halve finale. Ze kregen de taak om binnen minder dan 2 uur op een gebied van 4 vierkante kilometer twee figuranten te vinden. Eén bewoog zich door het bos, de ander lag stil op één plek. Elk team had twee pogingen om de persoon te vinden.
„Onder de halve finalisten wilde één team een zwerm drones creëren die onder de boomtoppen moest vliegen, aangestuurd door kunstmatige intelligentie, die de bewegingsrichting bepaald, de stammen omzeilt en zich ontwijkt van takken en takjes. Met behulp van AI zou het de omgeving analyseren en de persoon identificeren.
Maar deze oplossing is nog ver van volledige realisatie. Ik denk dat het ongeveer een jaar zal duren voordat het überhaupt onder testomstandigheden werkt,” vertelt Maxim Chizhov.
Het team "ALB-zoek" stond dicht bij succes. Ze hadden een luidspreker aan boord, die op de radio was aangesloten, een microfoon die de omgeving kon afluisteren, een camera en een rekenmachine met AI en een getraind neuraal netwerk, dat beelden van de camera in realtime verwerkte, waar een persoon in beeld kon komen.
„De operator zou niet duizenden beelden hoeven te analyseren, wat fysiek onmogelijk is, maar tientallen of zelfs een paar, en dan besluiten: moet het dronepad worden aangepast, is er een extra drone nodig voor verkenning of moet de reddingsgroep onmiddellijk worden gestuurd.”
Maar de meeste teams werden geconfronteerd met vergelijkbare problemen — de technologieën bleken niet aangepast aan de omstandigheden van het echte bos.
Computer Vision, waarvan velen afhingen, werkte goed tijdens proeven in parken en open bossen — maar bleek nutteloos in dichte bossen.
Warmtebeeldcamera's, waarop ongeveer een derde van de teams hoopte, bleken ook ineffectief. In de zomer — wanneer de meeste mensen verdwijnen — warmt het loof zo op dat het in een homogeen heet vlek verandert. Het is makkelijker om 's nachts in een klein tijdsvenster te zoeken, maar er zijn nog steeds veel warme plekken — verwarmde stronkjes, dieren en nog veel meer. Voor de verificatie van verdachte plaatsen zou een camera kunnen helpen, maar 's nachts is er weinig nuttig aan.
Bovendien bleek het moeilijk te zijn om thermische camera's te verkrijgen. "Helaas zijn goede thermische camera's in Rusland niet beschikbaar vanwege de beperkingen die door de EU en andere landen zijn opgelegd," vertelde Alexey Grishaev van het team 'Vershina', dat op deze technologie rekende.
"De thermische camera's die op de markt beschikbaar zijn, hebben een digitale uitgang met een frequentie van 5-6 beelden per seconde en een extra analoge video-uitgang met een hoge beeldfrequentie, maar met een lage beeldkwaliteit. Uiteindelijke hebben we een zeer goede Chinese thermische camera gevonden. Je kunt zeggen dat we geluk hadden - er was er maar één in Moskou. Maar hij gaf een afbeelding weer op een klein scherm, waarop niets zichtbaar was.
De meeste teams gebruikten juist de video-uitgang. Ons team slaagde erin om het model te verbeteren en een kwalitatief digitale weergave te krijgen met een frequentie van 30 beelden per seconde. Het resultaat was een thermische camera van zeer serieus niveau. Beter zijn waarschijnlijk alleen militaire modellen.
Maar zelfs deze problemen zijn slechts het begin. In de korte tijd dat de UAV boven het zoekgebied vloog, verzamelden de camera's en thermische camera's tienduizenden opnames. Het was onmogelijk om ze ter plekke door te sturen - er was geen internet of mobiele signalen boven het bos. Daarom keerde de drone terug naar het punt, waar de opnames werden gedownload, wat minstens een half uur kostte, en uiteindelijk kregen ze zoveel materiaal dat het fysiek onmogelijk was om dat in uren te bekijken. In deze situatie gebruikte het team 'Vershina' een speciale algoritme die de opnames filterde, waarin thermische anomalieën werden ontdekt. Dit verkortte de verwerkingstijd van gegevens.
"We zagen dat niet alle teams die deelnamen aan de kwalificatietests begrepen wat een bos is. Dat radiogolven in het bos anders verspreiden en vrij snel verloren gaan," verklaarde Maxim Chizhov op de persconferentie. "We zagen ook de verbazing bij de teams toen het signaal al op anderhalve kilometer van het startpunt verdween. Voor sommigen was het een verrassing dat er geen internet boven het bos was. Maar dat is de realiteit. Dit is het bos waarin mensen verloren gaan.
De technologie gebaseerd op lichtgeluidseinen presteerde goed. Vier teams gingen naar de finale, waarvan drie precies op deze oplossing baseerden. Onder hen is 'Nakhodka' uit Jakoetië.
«Toen we deze jungles van het Moscovische gebied zagen, begrepen we meteen — met drones was daar niets te zoeken. Elk hulpmiddel is nodig voor zijn eigen taak, en ze zijn goed voor het verkennen van grote open ruimtes», zegt Alexander Aitov.
In de halve finale waren er slechts drie mensen in het team die te voet door het bos gingen en markers in het zoekgebied plaatsten. En terwijl velen technische problemen oplosten, werkte NaCHODKA als redders. «Je moet geen agrarische psychologie toepassen, waarbij je simpelweg een gebied afdekt. Je moet je gedragen als een reddingswerker, je in de plaats van de vermiste persoon stellen, de geschatte richting kijken waarin hij kan gaan, welke paden hij kan volgen».
Maar de markers van NaCHODKA waren op dat moment al niet meer zo simpel als een paar jaar geleden in Jakutië. Met de hulp van subsidies van 'Systema' ontwikkelden de ingenieurs van het team een radiocommunicatietechnologie. Nu, wanneer je een marker vindt, drukt iemand op een knop en de redders ontvangen onmiddellijk een signaal en weten precies bij welke marker de vermiste hen zal opwachten. Een drone is niet nodig voor het zoeken, maar om een signaalversterker voor de radiocommunicatie in de lucht te brengen en de actieradius van het activeringssignaal van de markers te vergroten.
Twee andere teams ontwikkelden op basis van geluidsmarkeringen complete zoekcomplexen. Bijvoorbeeld, het team MMS Rescue creëerde een netwerk van draagbare markers, waarbij elke marker een signaalversterker is, wat het mogelijk maakt om het signaal van zijn activering door te geven, zelfs als er geen directe radiocommunicatie met het zoekhoofdkwartier is.
«We hebben een groep enthousiastelingen die zich voor het eerst met zo'n taak bezighoudt», zeggen ze. «We waren actief in andere sectoren - techniek, IT, we hebben specialisten uit de ruimtevaart. We kwamen samen, brainstormden en besloten zo'n oplossing te doen. De belangrijkste criteria waren lage kosten en gebruiksgemak. Zodat mensen zonder training het konden oppakken en toepassen».
Een ander team — de 'Stratonauten' — kon, met behulp van een vergelijkbare oplossing, de figurant sneller dan wie dan ook vinden. Ze ontwikkelden een speciale applicatie die zowel de positie van de drone als de locatie van de markers en de positie van alle redders volgde. De drone die de markers afleverde, functioneerde ook als een signaalversterker voor het hele systeem, zodat het signaal van de markers niet verloren ging in het bos.
«Het was niet eenvoudig. Op een van de dagen werden we behoorlijk nat. Twee van onze mensen gingen het bos in over het ondergroei, en ze realiseerden zich dat dit allesbehalve een uitje was. Maar vermoeid en tevreden zijn ze teruggekeerd — we hebben immers in beide pogingen binnen 45 minuten een persoon gevonden», zegt Stanislav Yurchenko van de 'Stratonauten'.
«We hebben met behulp van drones boeien in het midden van het gebied geplaatst om de maximale dekking te waarborgen. Tijdens één vlucht kan een drone één boei meenemen. Dit kost tijd — maar is sneller dan een mens. We gebruikten kleine compacte DJI Mavic-drones — één boei is de grootte van deze drone. Dit is het maximale dat hij kan dragen, maar het is wel kosteneffectief. Natuurlijk willen we een volledig autonome oplossing vinden. Met AI, zodat de drone het bos kan scannen en de drop-off punten kan bepalen. We hebben momenteel een operator, en na een kilometer, als we geen extra apparaten gebruiken — is de verbinding weg. Daarom zullen we in de volgende fase iets moeten bedenken».
Maar geen van de teams vond de verlamde persoon, en het belangrijkste is dat ze niet bedachten hoe dit te doen. Theoretisch hebben alleen de kansen van het team 'Top' behouden, dat ondanks alle moeilijkheden erin slaagde de persoon te vinden en door te gaan naar de finale met behulp van een warmtecamera en camera.
«Oorspronkelijk hadden we het idee om twee drone-vliegtuigen te gebruiken», zegt Alexey Grishaev van 'Top', «We ontwikkelden ze voor het bepalen van de samenstelling van de atmosfeer, en we hebben nog steeds de taak om een weerbestendige UAV te maken. We besloten ze ook voor deze competitie te proberen. De snelheid van elk is van 90 tot 260 km/u. Hoge snelheid en unieke aerodynamische eigenschappen van de UAV bieden de mogelijkheid om te zoeken onder alle weersomstandigheden en stellen ons in staat om het toegewezen gebied redelijk snel te scannen».
Het voordeel van zulke apparaten is dat ze niet vallen wanneer de motor uitvalt, maar blijven glijden en op een parachute landen. Het nadeel is dat ze niet zo wendbaar zijn als quadcopters.
Op de hoofddrones 'Verzyny' is een verbeterde warmtebeeldcamera en een high-definition fotocamera geïnstalleerd; op de tweede is alleen een fotocamera. Aan boord van de belangrijkste UAV bevindt zich een microcomputer die met behulp van speciaal ontwikkelde software zelf warmte-anomalieën detecteert en de coördinaten samen met gedetailleerde beelden van beide camera's verstuurt. 'Zo hoeven we het hele materiaal niet handmatig te bekijken, wat ter referentie ongeveer 12.000 foto's per vlucht betekent.'
Maar de technologie van het vliegtuig is onlangs door het team ontwikkeld, en er waren nog veel problemen - met het lanceersysteem, met de parachute, met de automatische piloot. 'We waren bang om het voor tests te gebruiken - het kon gewoon neervallen. We wilden technische complicaties vermijden. Daarom kozen we voor een klassieke oplossing - de DJI Matrice 600 Pro.'
Ondanks alle moeilijkheden, waarvoor velen camera's en warmtebeeldcamera's hebben opgegeven, kon Verzyny een statist vinden. Dit vereiste veel werk, zowel met de warmtebeeldcamera als met de zoekmethoden zelf.
Tijdens drie maanden testte het team de technologie, die de warmtebeeldcamera in staat stelde de grond tussen de boomkruinen te bekijken. 'Er was een beetje mazzel, omdat de route van de statisten door bossen ging waar geen enkele warmtebeeldcamera iets zou zien. En als iemand moe was en ergens onder een dennenboom ging zitten, zou het onmogelijk zijn om hem te vinden.'
Vanaf het begin hebben we ervoor gekozen om geen volledige verkenning van het bos met onze UAV's uit te voeren. In plaats daarvan besloten we om mensen te zoeken door boven de open stukken, open plekken en lijnen te vliegen. Ik kwam vroeg op de locatie aan om het gebied te verkennen, en door alle beschikbare online kaarten te gebruiken, heb ik routes getekend voor de UAV's alleen boven die plekken waar een persoon theoretisch zichtbaar zou kunnen zijn.
Volgens Alexey is het erg duur om meerdere drones samen te gebruiken (één drone met een technische oplossing voor zoeken aan boord kost meer dan 2 miljoen roebel), maar uiteindelijk zal het nodig zijn. Hij gelooft dat dit de kans vergroot om een stilstaande statisticus te ontdekken. 'We wilden aanvankelijk specifiek een liggend persoon zoeken. We dachten dat we een bewegend persoon toch wel zouden vinden. En de teams met zenders zochten alleen naar bewegenden.'
Ik vroeg Alexander Aitov van het team "Naходка" — lijkt het hen niet dat iedereen deze stilstaande persoon al vooraf heeft begraven? Voor hem zijn de bakens tenslotte nutteloos.
Hij dacht even na. Het leek me dat alle andere teams met glimlachen en een sprankel in hun ogen spraken over de oplossingen voor technische problemen. De jongens van MMS Rescue maakten een grapje dat een gevallen baken gewoon op een liggend persoon kan vallen. De "Stratonauten" erkenden dat dit een zeer complexe overkoepelende taak is waarvoor nog geen ideeën bestaan. Een reddingswerker van "Naходка" sprak, naar mijn gevoel, met een mengeling van verdriet en hoop:
"We hebben een meisje van drieënhalf jaar verloren in de taiga. Ze heeft daar twaalf dagen doorgebracht, en tien dagen hebben veel mensen naar haar gezocht. Toen ze werd gevonden, lag ze in het gras, van boven was ze bijna niet te zien. Alleen door het gras te kammen hebben we haar gevonden."
Als er bakens waren geplaatst... Een drieënhalfjarig kind is al redelijk bewust. En misschien zou ze naar het baken zijn gegaan en op de knop hebben gedrukt. Ik denk dat een aantal levens gered zou zijn.
"Is ze gered?"
"Ja, zij wel."
In de herfst zullen de vier resterende teams naar de Vologda-regio gaan, en de taak voor hen wordt vele malen moeilijker — iemand vinden binnen een straal van 10 kilometer. Dat betekent op een oppervlak van meer dan 300 vierkante kilometer. In omstandigheden waarin een drone een half uur kan vliegen, wordt het zicht geblokkeerd door de kruinen, en de verbinding verdwijnt al na een kilometer. Zoals Maxim Chizhov zegt, is nog geen enkel prototype klaar voor zulke omstandigheden, hoewel hij gelooft dat iedereen kans heeft. Grigory Sergeev, voorzitter van het zoek- en reddingsteam "Liza Alert" voegt eraan toe:
"Vandaag zijn we al klaar om een paar technologieën te gebruiken die we hebben gezien, en dat zal effectief zijn. Ik roep alle deelnemers en niet-deelnemers op – jongens, test technologieën! Kom met ons mee zoeken! En dan zal het voor niemand een geheim zijn dat het bos ondoorzichtig is voor radiosignalen en dat een warmtebeeldcamera niet door de kruinen kan zien. Mijn belangrijkste droom is om met minder middelen meer mensen te vinden."
Bron: habr.com
