Co roku ratownicy poszukują dziesiątek tysięcy osób zaginionych na wolności. Z miast nasza siła technologiczna wydaje się tak ogromna, że poradzi sobie z każdym zadaniem. Wygląda na to, że trzeba wziąć kilkanaście dronów, podłączyć do każdego kamerę i kamerę termowizyjną, podłączyć sieć neuronową i gotowe – znajdzie każdego w 15 minut. Ale to wcale nie jest prawdą.
Do tej pory technologia napotykała wiele ograniczeń, a zespoły ratownicze przeczesują ogromne obszary z udziałem setek ochotników.
W zeszłym roku fundacja charytatywna Sistema uruchomiła projekt Odyssey, którego celem jest poszukiwanie nowych technologii wyszukiwania ludzi. Wzięło w nim udział kilkuset inżynierów i projektantów. Ale nawet znający się na technologii i doświadczeni ludzie czasami nie zdawali sobie sprawy, jak nieprzenikniony jest las dla technologii.
W 2013 roku we wsi Sinsk w Jakucji zniknęły dwie małe dziewczynki, Alina Ivanova i Ayana Vinokurova. Do ich poszukiwań wysłano ogromne siły: wyposażono w kamery termowizyjne setki ochotników, ekip ratowniczych, nurków i drony. Nagranie z helikoptera zostało upublicznione, aby każdy mógł je obejrzeć w Internecie. Ale nie starczyło sił. Nadal nie wiadomo, co stało się z dziewczynami.
Jakucja jest ogromna. Gdyby był stanem, znalazłby się w gronie dziesięciu największych pod względem obszaru. Ale na tym gigantycznym terytorium żyje mniej niż milion ludzi. W tak niekończącej się, opuszczonej tajdze Nikołaj Nachodkin pracował przez 12 lat w Służbie Ratunkowej Jakucji, z czego 9 jako dowódca. Kiedy warunki są gorsze niż kiedykolwiek, a zasoby są ograniczone, musimy wymyślić nowe sposoby znajdowania ludzi. A jak mówi Nikołaj, pomysły nie biorą się z dobrego życia.
Nikołaj Nachodkin
Od 2010 roku Służba Ratunkowa Jakucji korzysta z dronów. Jest to organizacja odrębna od Ministerstwa Sytuacji Nadzwyczajnych Federacji Rosyjskiej, finansowana przez samą republikę. Nie ma tak rygorystycznych przepisów dotyczących sprzętu, dlatego Ministerstwo Sytuacji Nadzwyczajnych zaczęło używać dronów znacznie później. W ramach tej usługi działa również grupa naukowa, w której inżynierowie z pasją opracowują technologie stosowane dla ratowników.
„Istniejące metody poszukiwań stosowane przez Ministerstwo Sytuacji Nadzwyczajnych, służby ratownicze i wszelkiego rodzaju organy ścigania nie zmieniły się od lat 30. XX wieku. Tropiciel podąża śladem, pies pomaga się nie zgubić” – mówi Aleksander Ajtow, który był liderem grupy naukowej. „Jeśli nie zostanie znaleziona osoba, w Jakucji powstaje cała wioska, dwie, trzy. Wszyscy jednoczą się i przeczesują lasy. W poszukiwaniu żyjącej osoby liczy się każda godzina, a czas szybko ucieka. Nigdy nie jest go dość. Kiedy w Sinsku wydarzyła się tragedia, w akcję zaangażowało się wiele osób i sprzętu, ale bez rezultatu. Podobne sytuacje zdarzają się podczas poszukiwań w opuszczonej tajdze. Aby to jakoś naprawić, zrodził się pomysł, aby nie postrzegać zaginionej osoby jako biernego ogniwa, ale wykorzystać własne pragnienie ratowania siebie i swoje aktywne pragnienie życia.
Ratownicy postanowili zamontować ratownicze sygnalizatory świetlno-dźwiękowe - dość duże, ale lekkie urządzenia, które emitują głośny dźwięk i świecą przez długi czas, przykuwając uwagę w dzień i w nocy. Zagubiona osoba, przychodząc do nich, znajdzie wodę, ciastka i zapałki – a jednocześnie instrukcję, aby siedzieć spokojnie i czekać na ratowników.
Takie latarnie znajdują się w odległości trzech kilometrów od siebie i otaczają przybliżony obszar poszukiwań zaginionej osoby. Wydają niski dźwięk, jakby dudnił samochód - ponieważ wysokie częstotliwości rozchodzą się w lesie znacznie gorzej. Często uratowani myśleli, że podążają za dźwiękiem drogi lub za grupą turystów, która ma zamiar odejść.
Latarnie morskie były niezwykle proste. Nie był to pierwszy raz, gdy grupa naukowa wdrażała elementarne, ale genialne rozwiązania.
„Opracowali na przykład pływający kombinezon dla ratowników. Spodnie i kurtka wyglądają jak zwykły kombinezon, ale w wodzie utrzymują osobę na powierzchni. Aby był całkowicie użyteczny, kombinezon jest dwuwarstwowy. Wewnątrz wszyty jest granulat pianki poliuretanowej. Istnieje rozwój nurkowania nurka w niskich temperaturach. Kiedy sprężone powietrze rozszerza się w niskich temperaturach, zawory pokrywają się szronem, a osoba dusi się. Kilka instytutów nie wiedziało, co z tym zrobić - opracowały specjalne materiały, wyprodukowały ogrzewanie elektryczne i wprowadziły wszelkiego rodzaju nowoczesne podejścia.
Nasi ludzie rozwiązali problem za 500 rubli. Przepuścili zimne powietrze wydobywające się z cylindra (a idą pod wodę nawet przy -57) przez cewkę przepuszczoną przez chiński termos. Powietrze się nagrzewa, ludzie schodzą pod wodę i mogą tam pracować”.
Ale sygnalizatory są zbyt proste, brakuje im wielu przydatnych funkcji. Podczas działań poszukiwawczych ratownik musiał regularnie pokonywać duże odległości, aby sprawdzić każdą latarnię. Jeśli jest dziesięć latarni, ratownik musi przejść 30 km przez tajgę co 3-4 godziny.
W 2018 roku fundacja charytatywna Sistema uruchomiła projekt Odyssey, konkurs dla zespołów, które wykorzystując nowe technologie będą próbowały znaleźć najnowocześniejsze sposoby ratowania zaginionych na wolności. Nikołaj Nachodkin, Aleksander Ajtow i ich przyjaciele postanowili wziąć udział - nazwali zespół „Nachodką” i przywieźli swoje najprostsze urządzenie, aby ulepszyć je w rywalizacji z innymi.
Według Ministerstwa Spraw Wewnętrznych w 2017 roku w Rosji zaginęło prawie 84 tys. osób, a połowy z nich nie odnaleziono. Średnio każdej zaginionej osoby poszukiwało sto osób. Dlatego misją konkursu Odyseja było „stworzenie technologii, które pomogą odnaleźć zaginione osoby w lesie bez źródła komunikacji. Mogą to być urządzenia, czujniki, drony, nowe środki komunikacji i wszystko, do czego zdolna jest Twoja wyobraźnia.
„Jednym z rozwiązań nieoczywistych – albo fantastycznych – jest sterowiec wyposażony w system bioradaru. Zespół nie miał jednak prototypu i ograniczył się do przedstawienia swojego pomysłu” – mówi ekspert ds. konkurencji Maxim Chizhov.
Inny zespół zdecydował się na zastosowanie czujnika sejsmicznego – urządzenia, które wśród wibracji podłoża potrafi rozpoznać kroki człowieka i wskazać kierunek, z którego nadchodzą. Przy pomocy prototypu udało im się nawet znaleźć statystę, który wcielił się w „zagubionego” (jak czule nazywali ich uczestnicy), ale zespół nie zaszedł daleko w konkursie.
Do czerwca 2019 roku, po kilku testach treningowych w lasach obwodu leningradzkiego, moskiewskiego i kałuskiego, 19 najlepszych drużyn dotarło do półfinału. Dostali zadanie odnalezienia dwóch statystów w niecałe 2 godziny na obszarze 4 kilometrów kwadratowych. Jeden szedł przez las, drugi leżał w jednym miejscu. Każdy zespół miał dwie próby odnalezienia danej osoby.
„Wśród półfinalistów jedna z drużyn chciała stworzyć rój dronów, które miały latać pod koronami drzew, sterowane przez sztuczną inteligencję, ustalając kierunek ruchu, latając wokół pni, omijając gałęzie i gałązki. Wykorzystując sztuczną inteligencję, analizowałby środowisko i identyfikował osobę.
Ale to rozwiązanie jest wciąż dość dalekie od wdrożenia w funkcjonującej formie. Myślę, że zajmie to około roku, przynajmniej w warunkach testowych” – mówi Maxim Chizhov.
Zespół poszukiwawczy ALB był bliski sukcesu. Mieli na pokładzie głośnik podłączany do walkie-talkie, mikrofon umożliwiający podsłuchiwanie otaczającej przestrzeni, kamerę i komputer ze sztuczną inteligencją oraz wytrenowaną sieć neuronową przetwarzającą obraz z kamery w czasie rzeczywistym, dzięki czemu człowiek mógł być widzianym.
„Operator mógł przeanalizować nie tysiące zdjęć, co jest fizycznie niemożliwe, ale dziesiątki, a nawet jednostki, a następnie podjąć decyzję: czy zmienić trasę drona, czy do rozpoznania potrzebny będzie dodatkowy dron, czy też od razu wysłać ekipę poszukiwawczą. ”
Jednak większość zespołów borykała się z podobnymi problemami – technologie nie były dostosowane do warunków prawdziwego lasu.
Wizja komputerowa, na której wielu polegało, sprawdziła się w testach w parkach i lasach, ale okazała się bezużyteczna w gęstych lasach.
Kamery termowizyjne, na które liczyła około jedna trzecia zespołów, również okazały się nieskuteczne. Latem – a właśnie wtedy znika większość ludzi – liście nagrzewają się tak bardzo, że zamieniają się w ciągłe gorące miejsca. W nocy łatwiej jest szukać w krótkim czasie, ale nadal jest wiele gorących miejsc - rozgrzane kikuty, zwierzęta i wiele innych. Kamera mogłaby pomóc w weryfikacji podejrzanych miejsc, ale w nocy jest mało przydatna.
Ponadto kamery termowizyjne okazały się trudne do zdobycia. „Niestety, ze względu na ograniczenia nałożone na nas przez UE i inne kraje, w Rosji nie są dostępne dobre kamery termowizyjne” – powiedział Aleksiej Griszajew z zespołu Wierszyna, który bazował na tej technologii.
„Dostępne na rynku kamery termowizyjne posiadają wyjście cyfrowe o częstotliwości 5-6 klatek na sekundę oraz dodatkowe analogowe wyjście wideo o dużej szybkości klatek, ale niskiej jakości obrazu. W końcu znaleźliśmy bardzo dobrą chińską kamerę termowizyjną. Można powiedzieć, że mieliśmy szczęście – taki był jedyny w Moskwie. Ale wyświetlał obraz na małym monitorze, na którym nic nie było widać.
Większość zespołów korzystała z wyjścia wideo. Naszemu zespołowi udało się dopracować model i uzyskać z niego wysokiej jakości obraz cyfrowy w częstotliwości 30 klatek na sekundę. Rezultatem jest bardzo poważna kamera termowizyjna. Chyba tylko modele wojskowe są lepsze.”
Ale nawet te problemy to dopiero początek. W krótkim czasie, gdy UAV przeleciał nad obszarem poszukiwań, kamery i kamery termowizyjne zebrały dziesiątki tysięcy zdjęć. Nie dało się ich przesłać na bieżąco do punktu – nad lasem nie było internetu ani komunikacji komórkowej. Dron wrócił zatem do sedna, nagrania zostały pobrane z jego nośnika, spędzając na tym co najmniej pół godziny, a ostatecznie otrzymały taką ilość materiału, że fizycznie nie dałoby się go obejrzeć w ciągu kilku godzin. W tej sytuacji zespół Vershiny zastosował specjalny algorytm, który wyróżniał obrazy, w których wykryto anomalie termiczne. Skróciło to czas przetwarzania danych.
„Zaobserwowaliśmy, że nie wszystkie zespoły, które przyszły na testy kwalifikacyjne, rozumiały, czym jest las. Że w lesie sygnał radiowy rozchodzi się inaczej i dość szybko zanika” – oznajmił na konferencji prasowej Maksym Czyżow. „Widzieliśmy także zdziwienie drużyn, gdy połączenie zostało zerwane już w odległości półtora kilometra od punktu startu. Dla niektórych zaskoczeniem był brak internetu nad lasem. Ale to jest rzeczywistość. To jest las, w którym ludzie się gubią.
Technologia oparta na sygnalizatorach świetlnych i dźwiękowych sprawdziła się dobrze. Do finału dotarły cztery drużyny, z czego trzy oparły się na tej decyzji. Wśród nich jest „Nachodka” z Jakucji.
„Kiedy zobaczyliśmy tę dżunglę pod Moskwą, od razu zdaliśmy sobie sprawę, że nie ma tam nic wspólnego z dronami. Każde narzędzie jest potrzebne do konkretnego zadania i dobrze sprawdza się przy inspekcji dużych otwartych przestrzeni” – mówi Alexander Aitov.
Do półfinału w drużynie znajdowały się tylko trzy osoby, które przeszły przez las i umieściły latarnie na obszarze poszukiwań. I podczas gdy wielu rozwiązywało problemy inżynieryjne, Nakhodka pracował jak ratownicy. „Kiedy zajmujesz się danym obszarem, musisz stosować psychologię nieagrarną. Trzeba zachować się jak ratownik, postawić się na miejscu zaginionego, przyjrzeć się w przybliżeniu w jakim kierunku może się udać, jakimi drogami.”
Ale w tym czasie latarnie morskie Nachodka nie były już tak proste, jak w Jakucji kilka lat temu. Dzięki grantom Sistema inżynierowie zespołu opracowali technologię komunikacji radiowej. Teraz, gdy ktoś znajdzie latarnię morską, naciśnie przycisk, ratownicy natychmiast otrzymują sygnał i dokładnie wiedzą, przy której latarni będzie czekał na nich zagubiony człowiek. UAV nie jest potrzebny do poszukiwań, ale do uniesienia w powietrze wzmacniacza sygnału radiowego i zwiększenia promienia transmisji sygnału aktywującego z radiolatarni.
Dwa kolejne zespoły opracowały całe systemy wyszukiwania oparte na sygnalizatorach dźwiękowych. Przykładowo zespół MMS Rescue stworzył sieć przenośnych sygnalizatorów, gdzie każdy sygnalizator jest wzmacniaczem, co umożliwia przesłanie sygnału o jego uruchomieniu nawet w przypadku braku bezpośredniej komunikacji radiowej z kwaterą poszukiwawczą.
– Mamy grupę pasjonatów, która po raz pierwszy podjęła się tego zadania – mówią. „Zajmowaliśmy się innymi branżami – technologią, IT, mamy specjalistów z dziedziny kosmicznej. Zebraliśmy się, szturmowaliśmy i postanowiliśmy podjąć tę decyzję. Głównymi kryteriami były niski koszt i łatwość obsługi. Aby ludzie bez przeszkolenia mogli to przyjąć i zastosować.”
Innemu zespołowi, Stratonauts, udało się znaleźć najszybszego dodatkowego, stosując podobne rozwiązanie. Opracowali specjalną aplikację, która śledziła pozycję drona, lokalizację latarni i pozycję wszystkich ratowników. Dron dostarczający beacony pełnił jednocześnie funkcję wzmacniaka dla całego systemu, dzięki czemu sygnał z beaconów nie zaginął w lesie.
„To nie było łatwe. Któregoś dnia naprawdę zmokliśmy. Dwóch naszych ludzi poszło do lasu przez przypadek i zdali sobie sprawę, że daleko im do pikniku. Ale wróciliśmy zmęczeni i szczęśliwi – w końcu w obu próbach odnaleźliśmy tę osobę w zaledwie 45 minut” – mówi Stanislav Yurchenko ze Stratonauts.
„Użyliśmy dronów, aby przenieść latarnie na środek strefy, aby zapewnić maksymalny zasięg. Dron może przenosić jedną latarnię w jednym locie. To długo - ale szybciej niż człowiek. Użyliśmy małych kompaktowych dronów DJI Mavick – jeden beacon jest tego wielkości. To maksimum, jakie może udźwignąć, ale mieści się w budżecie. Oczywiście chciałbym znaleźć całkowicie autonomiczne rozwiązanie. Z AI, dzięki czemu dron skanuje las i określa punkty wypuszczenia. Mamy już operatora, ale po przejechaniu kilometra, jeśli nie skorzystamy z dodatkowych urządzeń, połączenie się kończy. Dlatego w kolejnym etapie coś wymyślimy.”
Ale ani jeden zespół nie znalazł unieruchomionej osoby, a co najważniejsze, nigdy nie wymyślili, jak to zrobić. Teoretycznie szansę na jego odnalezienie miała jedynie ekipa Wierszyny, która mimo wszelkich trudności zdołała odnaleźć mężczyznę i dzięki kamerze termowizyjnej i kamerze dostać się do finału.
„Początkowo wpadliśmy na pomysł wykorzystania dwóch dronów typu samolotowego” – mówi Alexey Grishaev z Wierszyny. „Opracowaliśmy je, aby określić skład atmosfery i nadal mamy zadanie stworzenia UAV zdolnego do pracy w każdych warunkach pogodowych. Postanowiliśmy spróbować ich w tym konkursie. Prędkość każdego z nich wynosi od 90 do 260 km/h. Duża prędkość i unikalne właściwości aerodynamiczne UAV zapewniają możliwość poszukiwań w każdych warunkach pogodowych i pozwalają na szybkie przeskanowanie danego obszaru.”
Zaletą takich urządzeń jest to, że nie spadają po wyłączeniu silnika, ale nadal szybują i lądują ze spadochronem. Wadą jest to, że nie są tak zwrotne jak quadkoptery.
Główny dron Vershina wyposażony jest w kamerę termowizyjną i zmodyfikowaną przez zespół kamerę o wysokiej rozdzielczości, natomiast drugi dron posiada jedynie aparat fotograficzny. Na pokładzie głównego UAV znajduje się mikrokomputer, który za pomocą opracowanego przez zespół oprogramowania samodzielnie wykrywa anomalie termiczne i przesyła ich współrzędne wraz ze szczegółowym obrazem z obu kamer. „Dzięki temu nie musimy oglądać całego materiału na żywo, co daje wyobrażenie o około 12 000 zdjęć na godzinę lotu”.
Jednak zespół opracował niedawno technologię samolotu i nadal było z nią wiele problemów – z systemem startowym, ze spadochronem i autopilotem. „Baliśmy się go brać na badania – mógł się po prostu przewrócić. Chciałem uniknąć problemów technicznych. Dlatego zdecydowaliśmy się na klasyczne rozwiązanie – DJI Matrice 600 Pro.”
Pomimo wszystkich trudności, z powodu których wiele porzuciło kamery i kamery termowizyjne, Vershinie udało się znaleźć dodatkowy. Wymagało to dużo pracy, po pierwsze z kamerą termowizyjną, a po drugie z samymi metodami wyszukiwania.
Przez trzy miesiące zespół testował technologię, która umożliwiała za pomocą kamery termowizyjnej obserwację gruntu pomiędzy zadaszeniami. „Było trochę szczęścia, bo trasa statystów przebiegała przez takie lasy, że ani jedna kamera termowizyjna nic nie widziała. A jeśli ktoś jest zmęczony i usiądzie gdzieś pod drzewem, nie będzie można go znaleźć.
Od samego początku nie chcieliśmy całkowicie przeczesywać lasu naszymi dronami. Zamiast tego postanowiliśmy szukać tej osoby latając nad polanami, polanami i terenami otwartymi. Przybyłem na miejsce wcześniej, aby zbadać teren i korzystając ze wszystkich dostępnych map online, wytyczyłem trasy dla UAV tylko nad tymi miejscami, gdzie teoretycznie może być widoczna osoba.”
Według Aleksieja użycie kilku dronów jednocześnie jest bardzo drogie (jeden przewoźnik z rozwiązaniem technicznym do wyszukiwania na pokładzie kosztuje ponad 2 miliony rubli), ale ostatecznie będzie konieczne. Uważa, że daje to szansę na wykrycie stacjonarnego dodatku. „Początkowo chcieliśmy szukać osoby przykutej do łóżka. Wydawało nam się, że i tak znajdziemy coś mobilnego. A zespoły z latarniami szukały tylko czegoś poruszającego się.
Zapytałem Aleksandra Aitowa z zespołu Nakhodka - czy nie myślą, że wszyscy z góry pochowali statyczną osobę? W końcu latarnie są dla niego bezużyteczne.
Pomyślał o tym. Wydawało mi się, że wszystkie pozostałe zespoły z uśmiechami i błyskiem w oczach rozmawiały o rozwiązywaniu problemów inżynieryjnych. Chłopaki z MMS Rescue żartowali, że upuszczona latarnia może spaść bezpośrednio na leżącą osobę. „Stratonauci” przyznali, że jest to bardzo trudne superzadanie, na które nie ma jeszcze pomysłów. A ratownik z Nachodki przemówił, jak mi się zdawało, z mieszaniną smutku i nadziei:
— W naszej tajdze zaginęła trzyipółletnia dziewczynka. Spędziła tam dwanaście dni, a przez dziesięć dni rewizja była prowadzona przez dużą liczbę osób. Kiedy ją znaleźli, leżała w trawie, prawie niewidoczna z góry. Znaleziono jedynie poprzez czesanie.
Gdyby ustawiono latarnie... w wieku trzech i pół roku dziecko jest już w pełni przytomne. I być może podeszłaby do niego i nacisnęła przycisk. Myślę, że niektórym osobom udałoby się uratować życie.
- Czy została uratowana?
- Jej tak.
Jesienią cztery pozostałe zespoły udadzą się do obwodu Wołogdy, a stojące przed nimi zadanie będzie znacznie trudniejsze - znaleźć osobę w strefie o promieniu 10 kilometrów. Czyli na obszarze ponad 300 kilometrów kwadratowych. W warunkach, w których dron ma półgodzinny lot, wizję zakłócają korony drzew, a komunikacja znika już po przejechaniu kilometra. Jak mówi Maxim Chizhov, ani jeden prototyp nie jest gotowy na takie warunki, chociaż wierzy, że każdy ma szansę. Grigorij Siergiejew, przewodniczący zespołu poszukiwawczo-ratowniczego Lisa Alert, dodaje:
„Dziś jesteśmy gotowi zastosować kilka technologii, które widzieliśmy i będzie to skuteczne. I namawiam wszystkich uczestników i osoby niebędące uczestnikami - chłopaki, przetestujcie technologię! Przyjdź i szukaj razem z nami! I wtedy dla nikogo nie będzie tajemnicą, że las jest nieprzezroczysty dla sygnałów radiowych, a kamera termowizyjna nie widzi przez korony. Moim głównym marzeniem jest znalezienie większej liczby osób przy mniejszym wysiłku.
Źródło: www.habr.com