Każdego roku ratownicy szukają dziesiątek tysięcy zaginionych ludzi w dzikich warunkach. Z miast nasza potęga technologiczna wydaje się tak ogromna, że poradzi sobie z każdym zadaniem. Wydaje się, że wystarczy wziąć dziesiątki dronów, zamontować na każdym kamerę i termowizor, dodać sieć neuronową i już — znajdą kogoś w 15 minut. Ale to wcale nie jest takie proste.
Technologie wciąż napotykają wiele ograniczeń, a jednostki ratunkowe przeszukują ogromne obszary setkami wolontariuszy.
W zeszłym roku fundacja charytatywna „System” uruchomiła projekt „Odyseja”, aby znaleźć nowe technologie poszukiwania ludzi. Wzięło w nim udział setki inżynierów i konstruktorów. Jednak nawet technicznie obeznane i doświadczone osoby czasem nie zdawały sobie sprawy, jak bardzo las jest nieprzystępny dla technologii.
W 2013 roku w wiosce Sinsk w Jakucji zaginęły dwie małe dziewczynki — Alina Ivanowa i Ajana Winokurova. Na ich poszukiwania zaangażowano kolosalne siły: wysłano setkę wolontariuszy, ekipy ratunkowe, nurków, drony z termowizorami. Nagrania z helikoptera udostępniano publicznie, aby wszyscy mogli je oglądać w Internecie. Ale to nie wystarczyło. Co się stało z dziewczynkami, do dziś pozostaje nieznane.
Jakucja jest ogromna. Gdyby była państwem, znalazłaby się w czołówce największych pod względem powierzchni. Na tej gigantycznej przestrzeni żyje mniej niż milion ludzi. W tak niekończącej się, bezludnej tajdze Nikolaj Nachodkin przez 12 lat pracował w Służbie Ratunkowej Jakucji, z czego 9 lat jako kierownik. Kiedy warunki są najtrudniejsze, a zasoby ograniczone, trzeba wymyślać nowe metody poszukiwania ludzi. Jak mówi Nikolaj, pomysły pojawiają się nie z powodu dobrej sytuacji.
Nikolaj Nachodkin
Od 2010 roku Służba Ratunkowa Jakucji korzysta z dronów. To niezależna od Ministerstwa Sytuacji Nadzyczajnych organizacja, finansowana przez samą republikę. Nie ma tam tak rygorystycznych regulacji dotyczących wyposażenia, więc drony w Ministerstwie zaczęto stosować znacznie później. W Służbie działa również grupa naukowa, w której inżynierowie-entuzaści zajmują się opracowaniem technologii aplikacyjnych dla ratowników.
„Istniejące metody poszukiwań stosowane przez MCHS, służby ratunkowe i różne struktury siłowe nie zmieniają się od lat 30-tych. Tropiciel podąża za śladem, pies pomaga nie błądzić”, mówi Aleksander Aitow, który był kierownikiem grupy naukowej. „Jeśli nie znajdą człowieka, cała wieś, dwie, trzy, z Jakucji się mobilizują. Wszyscy się łączą i przeczesują lasy. Dla znalezienia żywego człowieka każda godzina ma znaczenie, a czas szybko ucieka. Zawsze jest go mało. Kiedy miała miejsce tragedia w Sinsku, w działania włączyło się bardzo wielu ludzi i sprzętu, ale bez rezultatu. Podobne sytuacje zdarzają się podczas poszukiwań w bezludnej tajdze. Aby to poprawić, pojawił się pomysł, żeby nie postrzegać zaginionego jako biernego ogniwa, ale wykorzystać jego własną wolę do uratowania się i aktywną tęsknotę do życia.”
Ratownicy-inżynierowie postanowili stworzyć ratunkowe sygnały dźwiękowe i świetlne – dość duże, ale lekkie urządzenia, które emitują głośny dźwięk i świecą przez długi czas, przyciągając uwagę zarówno w dzień, jak i w nocy. Zgubiona osoba, docierając do nich, znajdzie wodę, suchary i zapałki – a przy okazji instrukcję, by usiąść w miejscu i czekać na ratowników.
Takie sygnały umieszczane są w odległości trzech kilometrów od siebie i otaczają przybliżoną strefę poszukiwań zaginionego. Emitują niski dźwięk, przypominający ryk silnika – ponieważ wysokie częstotliwości znacznie gorzej rozprzestrzeniają się w lesie. Często uratowani myśleli, że podążają za dźwiękiem drogi lub zbierającej się grupy turystów.
Sygnały były niezwykle proste. Grupa naukowa już nie po raz pierwszy wprowadzała elementarne, ale genialne rozwiązania.
„Na przykład opracowano pływający strój dla ratowników. Spodnie i kurtka wyglądają jak zwykła odzież robocza, ale w wodzie utrzymują człowieka na powierzchni. Mówiąc zupełnie praktycznie, strój jest dwuwarstwowy. Wewnątrz wszyte są granule poliuretanu. Zostało opracowane rozwiązanie dla nurków, które działa w niskich temperaturach. Kiedy sprężone powietrze rozszerza się na mrozie, zawory pokrywają się szronem, a człowiek się dusi. Kilka instytutów nie mogło wymyślić, co z tym zrobić – opracowywali specjalne materiały, robili elektryczne ogrzewanie, wprowadzali różne nowoczesne podejścia.
Nasi chłopcy rozwiązali problem za 500 rubli. Zimne powietrze, które leci z butli (a pod wodą działają nawet w -57), przepuszczali przez spiralę, umieszczoną w chińskim termosie. Powietrze nagrzewa się, ludzie schodzą pod wodę i mogą tam pracować.
Jednak latarnie były zbyt proste, brakowało im wielu przydatnych funkcji. Podczas operacji poszukiwawczych ratownik regularnie musiał pokonywać ogromne odległości, aby sprawdzić każdą latarnię. Jeśli było ich dziesięć — ratownik musiał przejść 30 km przez tajgę co 3-4 godziny.
W 2018 roku fundacja charytatywna „Systema” uruchomiła projekt „Odyseja” — konkurs dla zespołów, które przy pomocy nowoczesnych technologii spróbują znaleźć nowatorskie sposoby na ratowanie zaginionych ludzi w dzikiej przyrodzie. Nikołaj Nachodkin i Aleksander Aitov z przyjaciółmi postanowili wziąć udział — nazwali swój zespół „Nachodka” i zabrali swoje najprostsze urządzenie, aby udoskonalać je w rywalizacji z innymi.
Według danych Ministerstwa Spraw Wewnętrznych w 2017 roku w Rosji zniknęło prawie 84 tysiące ludzi, a połowy z nich nie odnaleziono. Każdego zaginionego w średnim czasie szukało sto osób. Dlatego misją konkursu „Odyseja” stało się „stworzenie technologii, które pomogą znaleźć zaginionych ludzi w lesie bez źródła komunikacji. Mogą to być urządzenia, czujniki, drony, nowe środki komunikacji i wszystko, co tylko potrafi wymyślić wasza wyobraźnia.”
„Z nieoczywistych rozwiązań – lub fantazji – można wymienić balon sterowcowy, wyposażony w system biorylokacji. Ale zespół nie miał prototypu, więc ograniczyli się tylko do prezentacji swojego pomysłu,” mówi ekspert konkursu Maksim Czizow.
Inny zespół postanowił wykorzystać czujnik sejsmiczny — urządzenie, które wśród wibracji na ziemi może rozpoznać ludzkie kroki i wskazać kierunek, skąd dochodzą. Dzięki prototypowi udało się znaleźć statystę, który odgrywał „zgubionego” (jak ich czule nazywali uczestnicy), ale zespół nie przeszedł daleko w konkursie.
Do czerwca 2019 roku, po kilku próbach treningowych w lasach obwodów leningradzkiego, moskiewskiego i kalużskiego, 19 najlepszych drużyn awansowało do półfinałów. Przed nimi postawiono zadanie – w mniej niż 2 godziny na obszarze 4 kilometrów kwadratowych znaleźć dwóch statystów. Jeden poruszał się po lesie, drugi leżał w jednym miejscu. Każda drużyna miała dwie próby na odnalezienie osoby.
„Wśród półfinalistów jedna drużyna chciała stworzyć rój dronów, które miałyby latać pod koronami drzew, sterowane przez sztuczną inteligencję, określając kierunek ruchu, omijając pnie i unikając gałęzi. Korzystając z AI, analizowałoby otoczenie i identyfikowało człowieka.
Jednak to rozwiązanie jest jeszcze dalekie od realizacji w działającej formie. Myślę, że potrzeba około roku, aby zaczęło działać przynajmniej w warunkach testowych,” mówi Maksym Czyżow.
Drużyna „ALB-poszukiwanie” osiągnęła spory sukces. Na ich pokładzie znajdował się głośnik podłączony do radiotelefonu, mikrofon, który mógł nasłuchiwać otoczenia, kamera oraz komputer z AI i wytrenowaną siecią neuronową, która przetwarzała zdjęcia z kamery w czasie rzeczywistym, gdzie mógł pojawić się człowiek.
„Operator mógłby analizować nie tysiące zdjęć, co fizycznie jest niemożliwe, ale dziesiątki lub nawet pojedyncze, a następnie podejmować decyzję: zmienić trasę drona, potrzebny jest dodatkowy dron do zwiadów, czy od razu wysłać grupę poszukiwawczą”.
Jednak większość drużyn napotkała podobne problemy – technologie okazały się nieprzystosowane do warunków prawdziwego lasu.
Wizja komputerowa, na której polegało wiele drużyn, działała podczas prób w parkach i rzadkich lasach – ale okazała się bezużyteczna w gęstym lesie.
Kamery termograficzne, na które liczyło około jednej trzeciej drużyn, również okazały się nieskuteczne. Latem – a w tym czasie znika najwięcej osób – liście nagrzewają się tak, że tworzą jednolitą gorącą plamę. Łatwiej prowadzi się poszukiwania przez krótki czas w nocy, ale termicznych punktów wciąż jest wiele – nagrzane pnie, zwierzęta i wiele innych. Do weryfikacji podejrzanych miejsc mogłaby pomóc kamera, ale nocą jest z niej mało pożytku.
Dodatkowo, okazało się, że trudno zdobyć termowizory. „Niestety, z powodu ograniczeń nałożonych na nas przez UE i inne kraje, dobre termowizory są niedostępne w Rosji”, powiedział Aleksey Grishayev z zespołu „Wierzchołek”, który polegał na tej technologii.
„Dostępne na rynku termowizory mają cyfrowe wyjście z częstotliwością 5-6 klatek na sekundę oraz dodatkowe analogowe wyjście wideo o wysokiej częstotliwości klatek, ale niskiej jakości obrazu. Ostatecznie znaleźliśmy bardzo dobry chiński termowizor. Można powiedzieć, mieliśmy szczęście — w Moskwie był tylko jeden. Ale obraz wyświetlał się na małym monitorze, gdzie nic nie było widać.
Większość zespołów korzystała właśnie z wyjścia wideo. Nasz zespół zdołał ulepszyć model i uzyskać z niego wysokiej jakości obraz cyfrowy z częstotliwością 30 klatek na sekundę. Powstał termowizor na bardzo poważnym poziomie. Lepiej, prawdopodobnie, tylko modele wojskowe.
Ale nawet te problemy to tylko początek. W ciągu krótkiego czasu, kiedy dron latał nad strefą poszukiwań, kamery i termowizory zarejestrowały dziesiątki tysięcy zdjęć. Przesyłanie ich na bieżąco było niemożliwe — ani internetu, ani sieci komórkowej nie było nad lasem. Dlatego bezzałogowiec wracał na punkt, z jego nośników zgrywano nagrania, co zajmowało nie mniej niż pół godziny, a ostatecznie otrzymywaliśmy taką ilość materiału, że fizycznie nie dało się wszystkiego obejrzeć w ciągu godzin. W tej sytuacji zespół „Wierzchołek” zastosował specjalny algorytm, który wydobywał zdjęcia, gdzie wykryto anomalia cieplne. To skróciło czas przetwarzania danych.
„Zauważyliśmy, że nie wszystkie zespoły, które przyszły na eliminacyjne testy, rozumiały, czym jest las. Że w lesie sygnał radiowy rozchodzi się inaczej i szybko znika”, ogłaszał na konferencji prasowej Maksym Chizhow. „Widzieliśmy również zdziwienie zespołów, gdy połączenie znikało już w odległości półtora kilometra od miejsca startu. Dla niektórych zaskoczeniem było brak internetu nad lasem. Ale to rzeczywistość. To ten las, w którym gubią się ludzie.”
Technologia oparta na świetlnych i dźwiękowych markerach sprawdziła się dobrze. Do finału przeszły cztery zespoły, z których trzy polegały właśnie na tym rozwiązaniu. Wśród nich jest również „Znalezienie” z Jakucji.
„Kiedy zobaczyliśmy te podmoskiewskie dżungle, od razu zrozumieliśmy — z dronami nie ma tam co robić. Każde narzędzie jest potrzebne do swojego zadania, a one są dobre do monitorowania dużych otwartych przestrzeni.” — mówi Aleksandr Aitow.
Do półfinału w zespole były zaledwie trzy osoby, które poszły na piechotę przez las i ustawiły marker w strefie poszukiwań. I podczas gdy wielu rozwiązywało zadania inżynieryjne, Nałodka działała jak ratownicy. „Należy stosować nie agrarną psychologię, kiedy po prostu przykrywasz teren. Musisz zachowywać się jak ratownik, postawić się w miejsce zaginionego, spojrzeć w przybliżonym kierunku, w którym może iść, jakimi ścieżkami.”
Ale markery Nałodki w tym momencie już nie były tak proste, jak kilka lat temu w Jakucji. Dzięki grantom „Systemy” inżynierowie zespołu opracowali technologię komunikacji radiowej. Teraz, znajdując marker, osoba naciska przycisk, ratownicy od razu otrzymują sygnał i dokładnie wiedzą, przy którym markerze zaginiony będzie na nich czekał. Dron jest potrzebny nie do poszukiwania, lecz do uniesienia retransmitera sygnału radiowego w powietrze i zwiększenia zasięgu sygnału aktywacji z markerów.
Dwa inne zespoły opracowały na podstawie dźwiękowych markerów całe kompleksy poszukiwawcze. Na przykład, zespół MМS Rescue stworzył sieć przenośnych markerów, gdzie każdy marker jest retransmitorem, co pozwala na przesyłanie sygnału o jego aktywacji nawet w przypadku braku bezpośredniej komunikacji radiowej z centrum poszukiwań.
„Mamy grupę entuzjastów, która wzięła się za takie zadanie po raz pierwszy,” mówią. „Zajmowaliśmy się innymi branżami — technologią, IT, mamy specjalistów z branży kosmicznej. Zebraliśmy się, przeprowadziliśmy burzę mózgów i postanowiliśmy stworzyć takie rozwiązanie. Głównymi kryteriami były niskie koszty i prostota użycia. Aby ludzie mogli korzystać z tego bez szkolenia.”
Inny zespół — „Stratonauci” — dzięki podobnemu rozwiązaniu był w stanie znaleźć statystę szybciej od wszystkich. Opracowali specjalną aplikację, która śledziła zarówno położenie drona, jak i lokalizacje markerów, oraz położenie wszystkich ratowników. Dron, który dostarczał markery, pełnił również funkcję retransmitera dla całego systemu, aby sygnał z markerów nie zagubił się w lesie.
„To nie było łatwe. W jeden z dni dobrze przemoczyliśmy się. Dwóch naszych ludzi poszło do lasu przez powalone drzewa i zdali sobie sprawę, że to wcale nie jest wyjazd na piknik. Ale zmęczeni i zadowoleni wrócili — udało nam się znaleźć człowieka w obu próbach w zaledwie 45 minut”, opowiada Stanisław Jurczenko z „Stratonautów”.
„Przesłaliśmy za pomocą dronów sygnały w centralną część obszaru, aby zapewnić jak najszersze pokrycie. W jednym locie dron może przewieźć jeden sygnał. To długo trwa — ale szybciej niż człowiek. Używaliśmy małych, kompaktowych dronów DJI Mavick — jeden sygnał z drona ma rozmiar. To maksymalna ładowność, jaką może unieść, ale wychodzi to budżetowo. Oczywiście, chcielibyśmy znaleźć całkowicie autonomiczne rozwiązanie. Z AI, aby dron skanował las i określał punkty zrzutu. Mamy obecnie operatora, a po kilometrze, jeśli nie używać dodatkowych urządzeń — zasięg znika. Dlatego na etapie następnej będziemy wymyślać coś nowego.”
Ale żadna z drużyn nie znalazła unieruchomionego człowieka i co najważniejsze — nie wymyśliła, jak to zrobić. Teoretycznie, szanse na jego znalezienie pozostały tylko u drużyny „Szczyt”, która pomimo wszystkich trudności była w stanie znaleźć człowieka i przejść do finału przy pomocy termowizora i kamery.
„Początkowo mieliśmy pomysł, aby użyć dwóch dronów w formie samolotu”, — mówi Aleksiej Griszajew z „Szczytu”, — „Opracowywaliśmy je do określania składu atmosfery i wciąż mamy zadanie, aby stworzyć drona całorocznego. Zdecydowaliśmy się na próbę ich użycia w tym konkursie. Prędkość każdego z nich wynosi od 90 do 260 km/h. Wysoka prędkość i unikalne właściwości aerodynamiczne drona zapewniają możliwość poszukiwania w każdych warunkach pogodowych i pozwalają dość szybko przeskanować wyznaczony obszar.”
Zaletą takich urządzeń jest to, że nie spadają, gdy silnik się wyłącza, lecz kontynuują lot i lądują na spadochronie. Wadą jest to, że nie są tak zwrotne jak drony quadrokoptery.
Na głównym dronie „Wierzchowina” zamontowano zmodyfikowany przez zespół termowizor oraz wysokiej rozdzielczości aparat, natomiast na drugim znajduje się tylko aparat. Na pokładzie głównego UAV znajduje się mikrokomputer, który za pomocą stworzonego przez zespół oprogramowania samodzielnie wykrywa anomalie termalne i przesyła ich współrzędne wraz z dokładnym obrazem z obu kamer. „Dzięki temu nie musimy przeglądać całego materiału na żywo, co, dla zrozumienia, oznacza około 12 000 zdjęć na godzinę lotu.”
Jednak technologia samolotu została stworzona przez zespół niedawno, i miała wiele problemów — z systemem startowym, spadochronem, autopilotem. „Baliśmy się go zabrać na testy — mógł po prostu spaść. Chcieliśmy uniknąć technicznych kłopotów. Dlatego wybraliśmy klasyczne rozwiązanie — DJI Matrice 600 Pro”.
Pomimo wszystkich trudności, przez które wielu zrezygnowało z kamer i termowizorów, Wierzchowina zdołała znaleźć statystę. To wymagało dużej pracy, przede wszystkim z termowizorem, a po drugie z samymi metodami poszukiwań.
Przez trzy miesiące zespół testował technologię, która pozwoliła termowizorowi przeszukiwać ziemię między koronami drzew. „Mieliśmy odrobinę szczęścia, ponieważ trasa statystów przebiegała przez takie lasy, że żaden termowizor niczego nie zobaczy. A jeśli człowiek zmęczył się i usiadł gdzieś pod choinką — znalezienie go będzie niemożliwe.
Od samego początku zrezygnowaliśmy z pełnego przeszukiwania lasu naszymi UAV. Zamiast tego postanowiliśmy szukać człowieka, latając nad przecinkami, polanami i otwartymi przestrzeniami. Przyjechałem na miejsce wcześniej, aby zbadać teren, i używając wszystkich dostępnych map online, narysowałem trasy dla UAV tylko nad tymi miejscami, gdzie teoretycznie może być widoczny człowiek.”
Według Aleksieja, korzystanie z kilku dronów jednocześnie jest bardzo kosztowne (jeden nośnik z rozwiązaniem technicznym do poszukiwań na pokładzie kosztuje ponad 2 mln rubli), ale w końcu będzie to konieczne. Uważa, że daje to szansę na znalezienie nieruchomego statysty. „Początkowo chcieliśmy szukać właśnie leżącego człowieka. Wydawało nam się, że poruszającego się znajdziemy tak czy inaczej. A zespoły z nadajnikami — szukały tylko poruszających się.”
Zapytałem Aleksandra Aitowa z zespołu „Naходка”, czy nie wydaje im się, że wszyscy już z góry pochowali statyczną osobę? W końcu dla niej nadajniki są bezużyteczne.
Zastanowił się. Wydało mi się, że wszystkie inne zespoły mówiły z uśmiechami i iskierkami w oczach o rozwiązaniach inżynieryjnych. Chłopaki z MМS Rescue zażartowali, że odrzucony nadajnik może spaść prosto na leżącą osobę. „Stratonauci” przyznali, że to jest skomplikowane wyzwanie, dla którego póki co nie mają pomysłów. A ratownik z „Naходка” mówił, jak mi się zdaje, z mieszanką smutku i nadziei:
— W naszej tajdze zniknęła dziewczynka, mająca trzy i pół roku. Spędziła tam dwanaście dni, a poszukiwania trwały dziesięć dni z udziałem wielu ludzi. Kiedy ją znaleziono, leżała w trawie, praktycznie nie było jej widać. Znalazły ją tylko przez przeszukiwanie.
Gdyby były rozstawione nadajniki… w trzy i pół roku dziecko już jest wystarczająco świadome. I prawdopodobnie podeszłaby do niego i nacisnęłaby guzik. Myślę, że część żyć mogłaby być uratowana.
— A uratowano ją?
— Tak, ją uratowano.
Na jesień cztery pozostałe zespoły pojadą do obwodu wołogodzkiego, a zadanie przed nimi stanie się znacznie trudniejsze — znaleźć człowieka w promieniu 10 kilometrów. To znaczy na obszarze większym niż 300 metrów kwadratowych. W warunkach, gdzie dron ma pół godziny lotu, widzenie łamie się o korony drzew, a łączność znika już po kilometrze. Jak mówi Maksym Czizhow, dotychczas żaden prototyp nie jest gotowy na takie warunki, chociaż wierzy, że szanse są dla wszystkich. Grigorij Siegiejew, przewodniczący zespołu poszukiwawczo-ratunkowego „Liza Alert” dodaje:
„Dziś już jesteśmy gotowi wykorzystać kilka technologii, które widzieliśmy, i będzie to skuteczne. I apeluję do wszystkich uczestników i nieuczestników – chłopaki, testujcie technologie! Przyjeżdżajcie do nas na poszukiwania! I wtedy dla nikogo nie będzie tajemnicą, że las jest nieprzejrzysty dla sygnału radiowego, a termowizor nie widzi przez korony drzew. Moim głównym marzeniem jest, aby mniejszymi siłami znajdować więcej ludzi.”
Źródło: habr.com
