Elk jaar zoeken reddingswerkers naar tienduizenden mensen die vermist zijn in het wild. Vanuit de steden lijkt onze technologische macht zo enorm dat zij elke taak aankan. Het lijkt erop dat je een tiental drones nodig hebt, een camera en een warmtebeeldcamera aan elke drone bevestigt, een neuraal netwerk aansluit en dat is alles: binnen 15 minuten zal het iedereen vinden. Maar dit is helemaal niet waar.
Tot nu toe kent de technologie veel beperkingen en zijn reddingsteams met honderden vrijwilligers enorme gebieden aan het doorkammen.
Vorig jaar lanceerde de liefdadigheidsstichting Sistema het Odyssey-project om nieuwe technologieën te vinden voor het zoeken naar mensen. Honderden ingenieurs en ontwerpers namen eraan deel. Maar zelfs technisch onderlegde en ervaren mensen realiseerden zich soms niet hoe ondoordringbaar het bos is voor technologie.
In 2013 verdwenen twee kleine meisjes, Alina Ivanova en Ayana Vinokurova, in het dorp Sinsk in Yakutia. Er werden enorme krachten ingezet om ze te zoeken: ze rustten honderden vrijwilligers, reddingsteams, duikers en drones uit met warmtebeeldcamera's. De helikopterbeelden werden openbaar gemaakt zodat iedereen de opnames op internet kon bekijken. Maar er was niet genoeg kracht. Wat er met de meisjes is gebeurd, is nog onbekend.
Yakutia is enorm. Als het een staat zou zijn, zou het qua oppervlakte tot de tien grootste behoren. Maar er wonen minder dan een miljoen mensen op dit gigantische grondgebied. In zo'n eindeloze, verlaten taiga werkte Nikolai Nakhodkin twaalf jaar lang in de reddingsdienst van Yakutia, waarvan negen jaar als leider. Wanneer de omstandigheden slechter zijn dan ooit en de middelen schaars zijn, moeten we nieuwe manieren bedenken om mensen te vinden. En zoals Nikolai zegt: ideeën komen niet voort uit een goed leven.
Nikolaj Nachodkin
Sinds 2010 maakt de Yakutia Rescue Service gebruik van drones. Dit is een aparte organisatie van het Ministerie van Noodsituaties van de Russische Federatie, gefinancierd door de republiek zelf. Dergelijke strenge regels voor apparatuur bestaan niet, dus het Ministerie van Noodsituaties begon pas veel later drones in te zetten. Er is ook een wetenschappelijke groep binnen de dienst, waar enthousiaste ingenieurs toegepaste technologieën voor reddingswerkers ontwikkelen.
“De bestaande zoekmethoden van het Ministerie van Noodsituaties, de reddingsdiensten en allerlei wetshandhavingsinstanties zijn sinds de jaren dertig niet veranderd. De tracker volgt het spoor, de hond helpt niet te verdwalen”, zegt Alexander Aitov, leider van de wetenschappelijke groep. 'Als er geen persoon wordt gevonden, verrijst er een heel dorp, twee, drie, in Yakutia. Iedereen verenigt zich en kamt de bossen uit. Om naar een levend persoon te zoeken, is elk uur belangrijk en de tijd raakt snel op. Er is nooit genoeg van. Toen de tragedie in Sinsk plaatsvond, waren er veel mensen en apparatuur bij betrokken, maar zonder resultaat. Soortgelijke situaties doen zich voor bij het zoeken in de verlaten taiga. Om dit op de een of andere manier te corrigeren, ontstond het idee om de vermiste persoon niet als een passieve schakel te beschouwen, maar om zijn eigen verlangen om zichzelf te redden en zijn actieve honger naar leven te gebruiken.
Reddingsingenieurs besloten reddingslicht- en geluidsbakens te monteren - vrij grote maar lichtgewicht apparaten die een hard geluid uitzenden en lang gloeien en dag en nacht de aandacht trekken. Een verdwaalde persoon die naar hen toe komt, zal water, koekjes en lucifers vinden - en tegelijkertijd instructies om stil te zitten en op reddingswerkers te wachten.
Dergelijke bakens bevinden zich op een afstand van drie kilometer van elkaar en omcirkelen bij benadering het zoekgebied naar de vermiste persoon. Ze maken een laag geluid, alsof een auto rommelt - omdat hoge frequenties zich veel erger voortplanten in het bos. Vaak dachten de geredden dat ze het geluid van de weg volgden of een groep toeristen die op het punt stonden te vertrekken.
Vuurtorens waren ongelooflijk eenvoudig. Dit was niet de eerste keer dat de wetenschappelijke groep elementaire maar ingenieuze oplossingen implementeerde.
“Ze ontwikkelden bijvoorbeeld een drijfpak voor reddingswerkers. De broek en het jasje zien eruit als een gewone overall, maar in het water houden ze iemand drijvend. Om volledig utilitair te zijn, is het pak tweelaags. Polyurethaanschuimkorrels zijn aan de binnenkant genaaid. Er is een ontwikkeling gaande voor duikduiken bij lage temperaturen. Wanneer perslucht bij koud weer uitzet, raken de kleppen bedekt met rijp en stikt de persoon. Verschillende instituten wisten niet wat ze hiermee moesten doen: ze ontwikkelden speciale materialen, maakten elektrische verwarming en introduceerden allerlei moderne benaderingen.
Onze jongens hebben het probleem opgelost voor 500 roebel. Ze lieten de koude lucht die uit de cilinder komt (en ze gaan zelfs bij -57 onder water) door een spoel die door een Chinese thermoskan werd gevoerd. De lucht warmt op, mensen gaan onder water en kunnen daar werken.”
Maar de bakens zijn te simpel; ze missen veel nuttige functies. Tijdens zoekacties moest de redder regelmatig lange afstanden afleggen om elk baken te controleren. Als er tien bakens zijn, moet de redder elke 30-3 uur 4 km door de taiga lopen.
In 2018 lanceerde liefdadigheidsstichting Sistema het Odyssey-project, een wedstrijd voor teams die met behulp van nieuwe technologieën de nieuwste manieren proberen te vinden om vermiste mensen in het wild te redden. Nikolai Nakhodkin en Alexander Aitov en hun vrienden besloten om deel te nemen - ze noemden het team "Nakhodka" en brachten hun eenvoudigste apparaat mee om het te verbeteren in concurrentie met anderen.
Volgens het ministerie van Binnenlandse Zaken verdwenen in 2017 bijna 84 duizend mensen in Rusland, waarvan de helft niet werd gevonden. Gemiddeld werd er naar elke vermiste persoon gezocht door honderd mensen. Daarom was de missie van de Odyssey-wedstrijd “het creëren van technologieën die zullen helpen vermiste mensen in het bos te vinden zonder een communicatiebron. Dit kunnen apparaten zijn, sensoren, drones, nieuwe communicatiemiddelen en alles waar je verbeelding toe in staat is.”
“Een van de niet voor de hand liggende oplossingen – of fantasieoplossingen – is een luchtschip uitgerust met een bioradarsysteem. Maar het team had geen prototype en ze beperkten zich tot het presenteren van alleen hun idee”, zegt concurrentie-expert Maxim Chizhov.
Een ander team besloot een seismische sensor te gebruiken: een apparaat dat, tussen trillingen op de grond, menselijke stappen kan herkennen en de richting kan aangeven waaruit ze komen. Met behulp van het prototype slaagden ze er zelfs in een figurant te vinden die de ‘verloren’ uitbeeldde (zoals de deelnemers hen liefkozend noemden), maar het team kwam niet ver in de competitie.
In juni 2019 bereikten de 19 beste teams, na verschillende trainingstests in de bossen van de regio's Leningrad, Moskou en Kaluga, de halve finales. Zij kregen de opdracht om in minder dan 2 uur tijd twee figuranten te vinden op een oppervlakte van 4 vierkante kilometer. De een bewoog zich door het bos, de ander lag op één plek. Elk team had twee pogingen om de persoon te vinden.
“Onder de halve finalisten wilde een team een zwerm drones creëren die onder de boomtoppen moesten vliegen, bestuurd door kunstmatige intelligentie, de bewegingsrichting bepaalden, rond stammen vliegen en takken en twijgen ontwijken. Met behulp van AI zou het de omgeving analyseren en de persoon identificeren.
Maar deze oplossing is nog lang niet in een functionerende vorm geïmplementeerd. Ik denk dat het ongeveer een jaar zal duren voordat het werkt, tenminste onder testomstandigheden”, zegt Maxim Chizhov.
Het ALB-zoekteam was dicht bij succes. Ze hadden een luidspreker aan boord die verbonden was met een walkietalkie, een microfoon die naar de omringende ruimte kon luisteren, een camera en een computer met AI en een getraind neuraal netwerk dat beelden van de camera in realtime verwerkte, waar een persoon kon gezien worden.
“De operator zou niet duizenden beelden kunnen analyseren, wat fysiek onmogelijk is, maar tientallen of zelfs eenheden, en vervolgens een beslissing kunnen nemen: of de route van de drone moet worden gewijzigd, of er een extra drone nodig is voor verkenning, of onmiddellijk een zoekteam moet sturen. ”
Maar de meeste teams werden met soortgelijke problemen geconfronteerd: de technologieën waren niet aangepast aan de omstandigheden van een echt bos.
Computervisie, waar velen op vertrouwden, werkte bij tests in parken en bossen, maar bleek nutteloos in dichte bossen.
Warmtebeeldcamera's, waar ongeveer een derde van de teams op hoopte, bleken ook niet effectief. In de zomer – en dan verdwijnen de meeste mensen – wordt het gebladerte zo heet dat het een continue hotspot wordt. Het is gemakkelijker om 's nachts in korte tijd te zoeken, maar er zijn nog steeds veel hitteplekken: verwarmde stronken, dieren en nog veel meer. Een camera kan helpen om verdachte plekken te verifiëren, maar heeft 's nachts weinig nut.
Bovendien bleken warmtebeeldcamera’s moeilijk verkrijgbaar te zijn. “Helaas zijn er vanwege de beperkingen die de EU en andere landen ons opleggen, geen goede warmtebeeldcamera’s beschikbaar in Rusland”, zegt Alexey Grishaev van het Vershina-team, dat op deze technologie vertrouwde.
“Warmtebeeldcamera's die op de markt verkrijgbaar zijn, hebben een digitale uitgang met een frequentie van 5-6 frames per seconde en een extra analoge video-uitgang met een hoge framesnelheid maar een lage beeldkwaliteit. Uiteindelijk hebben we een hele goede Chinese warmtebeeldcamera gevonden. Je zou kunnen zeggen dat we geluk hadden: er was er maar één in Moskou. Maar er werd een foto weergegeven op een kleine monitor waarop niets zichtbaar was.
De meeste teams gebruikten de video-uitvoer. Ons team slaagde erin het model te verfijnen en er een digitaal beeld van hoge kwaliteit uit te verkrijgen met een frequentie van 30 frames per seconde. Het resultaat is een zeer serieuze warmtebeeldcamera. Waarschijnlijk zijn alleen militaire modellen beter.”
Maar zelfs deze problemen zijn nog maar het begin. In de korte tijd dat de UAV boven het zoekgebied vloog, verzamelden camera’s en warmtebeeldcamera’s tienduizenden beelden. Het was onmogelijk om ze meteen ter plaatse te verzenden - er was geen internet of mobiele communicatie boven het bos. Daarom keerde de drone terug naar het punt, de opnames werden gedownload van de media, besteedden er minstens een half uur aan, en uiteindelijk ontvingen ze zo'n hoeveelheid materiaal dat het fysiek niet mogelijk zou zijn om het binnen enkele uren te bekijken. In deze situatie gebruikte het Vershina-team een speciaal algoritme dat beelden markeerde waarin thermische afwijkingen werden gedetecteerd. Dit verminderde de gegevensverwerkingstijd.
“We zagen dat niet alle teams die naar de kwalificatietests kwamen, begrepen wat een bos is. Dat het radiosignaal zich in het bos anders voortplant en vrij snel verloren gaat”, kondigde Maxim Chizhov aan op een persconferentie. “We zagen ook de verbazing van de teams toen de verbinding al op anderhalve kilometer van het startpunt wegviel. Voor sommigen was het gebrek aan internet boven het bos een verrassing. Maar dit is de realiteit. Dit is het bos waar mensen verdwalen.”
De technologie op basis van licht- en geluidsbakens heeft zich goed bewezen. Vier teams bereikten de finale, waarvan er drie afhankelijk waren van deze beslissing. Onder hen is "Nakhodka" uit Yakutia.
“Toen we deze jungle bij Moskou zagen, beseften we meteen dat daar niets met drones te maken had. Elk gereedschap is nodig voor een specifieke taak, en ze zijn goed voor het inspecteren van grote open ruimtes”, zegt Alexander Aitov.
Bij de halve finales had het team nog maar drie mensen die door het bos liepen en bakens in het zoekgebied plaatsten. En terwijl velen technische problemen oplosten, werkte Nakhodka als reddingswerkers. ‘Je moet een niet-agrarische psychologie gebruiken als je alleen maar het gebied bestrijkt. Je moet je gedragen als een redder, jezelf in de plaats van de vermiste persoon verplaatsen, kijken naar de richting waar hij ongeveer heen kan, welke paden.”
Maar tegen die tijd waren de vuurtorens van Nakhodka niet meer zo eenvoudig als enkele jaren geleden in Yakutia. Met behulp van Sistema-subsidies ontwikkelden de ingenieurs van het team radiocommunicatietechnologie. Als iemand nu een vuurtoren vindt, drukt hij op een knop, de reddingswerkers ontvangen onmiddellijk een signaal en weten precies bij welke vuurtoren de verloren persoon op hen zal wachten. De UAV is niet nodig voor zoeken, maar om een radiosignaalversterker de lucht in te tillen en de transmissieradius van het activeringssignaal van de bakens te vergroten.
Nog twee teams hebben complete zoeksystemen ontwikkeld op basis van geluidsbakens. Het MMS Rescue-team heeft bijvoorbeeld een netwerk van draagbare bakens gecreëerd, waarbij elk baken een repeater is, waardoor het mogelijk is een signaal over de activering ervan uit te zenden, zelfs als er geen directe radiocommunicatie met het zoekhoofdkwartier is.
“We hebben een groep enthousiastelingen die deze taak voor het eerst op zich hebben genomen”, zeggen ze. “We waren betrokken bij andere industrieën: technologie, IT, we hebben specialisten uit de ruimtevaart. We kwamen bij elkaar, stormden en besloten deze beslissing te nemen. De belangrijkste criteria waren lage kosten en gebruiksgemak. Zodat mensen zonder opleiding het kunnen overnemen en toepassen.”
Een ander team, de Stratonauts, wist met een vergelijkbare oplossing een extra snelste te vinden. Ze ontwikkelden een speciale applicatie die de positie van de drone, de locatie van de bakens en de positie van alle reddingswerkers bijhield. De drone die de bakens afleverde fungeerde tevens als repeater voor het hele systeem, zodat het signaal van de bakens niet verloren zou gaan in het bos.
“Het was niet gemakkelijk. Op een dag werden we echt nat. Twee van onze mensen gingen door een meevaller het bos in en beseften dat dit verre van een picknick was. Maar we keerden moe en blij terug - we vonden de persoon bij beide pogingen immers in slechts 45 minuten”, zegt Stanislav Yurchenko van Stratonauts.
“We gebruikten drones om bakens naar het midden van de zone te verplaatsen om maximale dekking te garanderen. De drone kan één baken in één vlucht vervoeren. Het is lang, maar sneller dan een persoon. We gebruikten kleine compacte drones DJI Mavick - één baken is zo groot. Dit is het maximale dat het kan dragen, maar het werkt met een beperkt budget. Natuurlijk zou ik graag een volledig autonome oplossing willen vinden. Met AI, zodat de drone het bos scant en de lospunten bepaalt. We hebben nu een operator, maar als we na een kilometer geen extra apparaten gebruiken, eindigt de verbinding. Daarom gaan we in de volgende fase iets bedenken.”
Maar geen enkel team vond een geïmmobiliseerde persoon, en het allerbelangrijkste: ze hebben nooit ontdekt hoe ze dat moesten doen. Theoretisch had alleen het Vershina-team een kans om hem te vinden, dat ondanks alle moeilijkheden de man kon vinden en de finale kon bereiken met behulp van een warmtebeeldcamera en camera.
“Aanvankelijk hadden we het idee om twee drones van het vliegtuigtype te gebruiken”, zegt Alexey Grishaev van Vershina. “We hebben ze ontwikkeld om de samenstelling van de atmosfeer te bepalen, en we hebben nog steeds de taak om een UAV voor alle weersomstandigheden te maken. We besloten om ze in deze wedstrijd uit te proberen. De snelheid van elk is van 90 tot 260 km/u. De hoge snelheid en unieke aerodynamische eigenschappen van de UAV zorgen ervoor dat je onder alle weersomstandigheden kunt zoeken en snel een bepaald gebied kunt scannen.”
Het voordeel van dergelijke apparaten is dat ze niet vallen als de motor wordt uitgeschakeld, maar blijven glijden en landen met een parachute. Het nadeel is dat ze niet zo manoeuvreerbaar zijn als quadcopters.
De belangrijkste Vershina-drone is uitgerust met een warmtebeeldcamera en een door het team aangepaste hogeresolutiecamera, terwijl de tweede drone alleen een fotocamera heeft. Aan boord van de hoofd-UAV bevindt zich een microcomputer die, met behulp van door het team ontwikkelde software, onafhankelijk thermische afwijkingen detecteert en hun coördinaten verzendt met een gedetailleerd beeld van beide camera's. “Op deze manier hoeven we niet al het materiaal live te bekijken, wat, om je een idee te geven, neerkomt op zo’n 12 beelden per vlieguur.”
Maar het team had onlangs de vliegtuigtechnologie gecreëerd en er waren nog steeds veel problemen mee - met het lanceersysteem, met de parachute, met de automatische piloot. “We waren bang om hem mee te nemen voor testen, hij zou zomaar kunnen omvallen. Ik wilde technische problemen vermijden. Daarom hebben we voor een klassieke oplossing gekozen: de DJI Matrice 600 Pro.”
Ondanks alle moeilijkheden, waardoor veel achtergelaten camera's en warmtebeeldcamera's, kon Vershina een extra vinden. Dit vergde veel werk, ten eerste met de warmtebeeldcamera, en ten tweede met de zoekmethoden zelf.
Drie maanden lang testte het team technologie waarmee een warmtebeeldcamera de grond tussen de luifels kon bekijken. “Er was wat geluk, want de route van de figuranten liep door zulke bossen dat geen enkele warmtebeeldcamera iets zou zien. En als iemand moe is en ergens onder een boom gaat zitten, zal het onmogelijk zijn hem te vinden.
Vanaf het allereerste begin hebben we geweigerd om het bos volledig uit te kammen met onze UAV's. In plaats daarvan besloten we de persoon te zoeken door over open plekken, open plekken en open gebieden te vliegen. Ik arriveerde van tevoren op de locatie om het gebied te bestuderen en tekende met behulp van alle beschikbare online kaarten alleen routes voor de UAV over die plaatsen waar theoretisch een persoon zichtbaar zou kunnen zijn.”
Volgens Alexey is het gebruik van meerdere drones tegelijk erg duur (één vervoerder met een technische oplossing voor zoeken aan boord kost meer dan 2 miljoen roebel), maar uiteindelijk zal het nodig zijn. Hij denkt dat dit een kans biedt om een stationaire figurant te spotten. “In eerste instantie wilden we op zoek gaan naar een bedlegerig persoon. Het leek ons dat we toch wel iets mobiels zouden vinden. En de teams met bakens waren alleen maar op zoek naar iets dat beweegt.”
Ik vroeg Alexander Aitov van het Nakhodka-team: denken ze niet dat iedereen van tevoren al een statisch persoon heeft begraven? Bakens zijn immers nutteloos voor hem.
Hij dacht erover na. Het leek mij dat alle andere teams met een glimlach en een twinkeling in hun ogen praatten over het oplossen van technische problemen. De jongens van MMS Rescue grapten dat een gevallen baken rechtstreeks op een liegend persoon zou kunnen vallen. De “Stratonauten” gaven toe dat dit een zeer moeilijke supertaak is waarvoor nog geen ideeën bestaan. En de redder uit Nakhodka sprak, zoals het mij leek, met een mengeling van verdriet en hoop:
— Een meisje van drie en een half jaar oud verdween in onze taiga. Ze bracht daar twaalf dagen door en tien dagen lang werd er door een groot aantal mensen gezocht. Toen ze haar vonden, lag ze in het gras, bijna onzichtbaar van bovenaf. Alleen te vinden door te kammen.
Als er bakens geplaatst zouden worden... toen het drie en een half jaar oud was, was het kind al behoorlijk bij bewustzijn. En misschien zou ze naar hem toe zijn gekomen en op de knop hebben gedrukt. Ik denk dat er een aantal levens gered zouden zijn.
- Is ze gered?
- Haar ja.
In het najaar gaan de vier overgebleven teams naar de regio Vologda, en de taak die voor hen ligt zal veel moeilijker zijn: een persoon vinden in een zone met een straal van 10 kilometer. Dat wil zeggen, over een oppervlakte van ruim 300 vierkante kilometer. In omstandigheden waarin de drone een vlucht van een half uur maakt, wordt het zicht verbrijzeld door de boomtoppen en verdwijnt de communicatie al na een kilometer. Zoals Maxim Chizhov zegt, is geen enkel prototype klaar voor dergelijke omstandigheden, hoewel hij gelooft dat iedereen een kans heeft. Grigory Sergeev, voorzitter van het zoek- en reddingsteam van Lisa Alert, voegt hieraan toe:
“Vandaag zijn we klaar om een aantal technologieën te gebruiken die we hebben gezien, en het zal effectief zijn. En ik dring er bij alle deelnemers en niet-deelnemers op aan: jongens, test de technologie! Kom en zoek met ons mee! En dan zal het voor niemand een geheim zijn dat het bos ondoorzichtig is voor radiosignalen en dat de warmtebeeldcamera niet door de kronen heen kan kijken. Mijn grootste droom is om met minder moeite meer mensen te vinden.”
Bron: www.habr.com