Todos os anos, os socorristas buscam dezenas de milhares de pessoas desaparecidas em condições selvagens. De nossas cidades, nosso poder tecnológico parece tão vasto que pode lidar com qualquer tarefa. À primeira vista, parece simples: pegue uma dúzia de drones, equilibre uma câmera e um termovisor em cada um, conecte a rede neural e pronto – encontrará qualquer um em 15 minutos. Mas não é bem assim.
Até agora, as tecnologias enfrentam inúmeras limitações, e as equipes de resgate vasculham vastas áreas com centenas de voluntários.
No ano passado, a fundação de caridade "Sistema" lançou o projeto "Odisseia" para encontrar novas tecnologias de busca de pessoas. Participaram centenas de engenheiros e designers. Mas mesmo pessoas tecnicamente capacitadas e experientes às vezes não percebiam o quão impenetrável a floresta é para as tecnologias.
Em 2013, no vilarejo de Sinsk, na Iacútia, duas meninas pequenas – Alina Ivanova e Ayana Vinokurova – desapareceram. Para suas buscas, foram mobilizados imensos esforços: uma centena de voluntários, equipes de socorristas, mergulhadores e drones com termovisores. Filmagens de helicóptero foram disponibilizadas publicamente para que todos pudessem assisti-las na internet. Mas não foi suficiente. O que aconteceu com as meninas ainda é desconhecido.
A Iacútia é imensa. Se fosse um estado, estaria entre os dez maiores em área. Mas em seu vasto território vivem menos de um milhão de pessoas. Nesse vasto e desolado taiga, Nikolai Nakhodkin trabalhou durante 12 anos no Serviço de Resgate da Iacútia, dos quais 9 como chefe. Quando as condições são extremamente difíceis e os recursos escassos, é preciso inventar novas formas de buscar pessoas. E como diz Nikolai, as ideias surgem não por causa de uma vida fácil.
Nikolai Nakhodkin
Desde 2010, o Serviço de Resgate da Iacútia utiliza drones. É uma organização independente do Ministério das Situações de Emergência da Rússia, financiada pela própria república. Eles não têm regulamentos tão rígidos sobre equipamentos, portanto, o uso de drones no Ministério das Situações de Emergência começou a ocorrer bem mais tarde. Além disso, há um grupo de pesquisa no serviço, onde engenheiros entusiastas trabalham no desenvolvimento de tecnologias aplicadas para os socorristas.
«Os métodos de busca existentes utilizados pelo Ministério de Situações de Emergência, pelos serviços de resgate e pelas várias agências de segurança não mudaram desde a década de 30. O rastreador segue a trilha, e o cão ajuda a não se perder», conta Alexander Aitov, que foi líder do grupo de pesquisa. «Se uma pessoa não é encontrada, toda uma aldeia se mobiliza em Yakutia, duas, três. Todos se unem e vasculham as florestas. Para encontrar uma pessoa viva, cada hora é crucial, e o tempo passa rapidamente. É sempre escasso. Quando aconteceu a tragédia em Sinsk, muitas pessoas e técnicas foram mobilizadas, mas sem resultados. Situações semelhantes ocorrem nas buscas em florestas desabitadas. Para corrigir isso, surgiu a ideia de não tratar a pessoa desaparecida como um elo passivo, mas sim de usar seu próprio desejo de se salvar e a vontade ativa de viver.»
Os engenheiros socorristas decidiram montar faróis de socorro sonoros e luminosos — dispositivos relativamente grandes, mas leves, que emitem um som alto e brilham por um longo período, atraindo a atenção tanto durante o dia quanto à noite. A pessoa perdida, ao se aproximar deles, encontrará água, biscoitos e fósforos — além disso, uma instrução para ficar parada e esperar pelos socorristas.
Esses faróis estão dispostos a uma distância de três quilômetros um do outro e delimitam a zona aproximada de busca pela pessoa desaparecida. Eles emitem um som baixo, como se um veículo estivesse rugindo — pois as frequências altas se propagam muito pior na floresta. Muitas vezes, aqueles que foram salvos pensavam que estavam se aproximando do som de uma estrada ou de um grupo de turistas prestes a partir.
Os faróis eram incrivelmente simples. O grupo de pesquisa já havia implementado soluções elementares, mas geniais, antes.
«Por exemplo, desenvolveram um traje flutuante para os socorristas. As calças e a jaqueta parecem roupas normais de trabalho, mas na água mantêm a pessoa à tona. Para falar de forma utilitária, o traje é de dois camadas. Dentro, são costuradas pérolas de poliuretano. Existe um desenvolvimento para mergulhadores em baixa temperatura. Ao se expandir o ar comprimido no frio, as válvulas se cobrem de gelo, e a pessoa sufoca. Vários institutos não conseguiam pensar em como resolver isso — desenvolveram materiais especiais, criaram aquecimento elétrico, implementaram várias abordagens modernas.»
A nossa equipe resolveu o problema por 500 rublos. O ar frio que sai do cilindro (e que vai até -57°C) foi passado por um serpentino, que passou por um termômetro chinês. O ar se aquece, as pessoas vão para debaixo d'água e conseguem trabalhar lá.
Mas os faróis eram muito simples, faltavam muitas funções úteis. Durante as operações de busca, o resgatador frequentemente tinha que percorrer enormes distâncias para verificar cada farol. Se havia dez faróis, o resgatador deveria percorrer 30 km pela taiga a cada 3-4 horas.
Em 2018, o fundo de caridade "Sistema" lançou o projeto "Odisseia" — uma competição para equipes que, com o auxílio de novas tecnologias, tentariam encontrar novas maneiras de localizar pessoas desaparecidas na natureza selvagem. Nikolai Nakhodkin e Alexander Aitov, junto com amigos, decidiram participar — nomearam a equipe de "Nakhodka" e levaram seu dispositivo mais simples para aprimorá-lo na competição com os outros.
De acordo com o Ministério do Interior, em 2017, quase 84 mil pessoas desapareceram na Rússia, e metade delas não foi encontrada. Em média, cada desaparecido foi procurado por cem pessoas. Por isso, a missão da competição "Odisseia" tornou-se "criar tecnologias que ajudem a encontrar pessoas desaparecidas na floresta sem fonte de comunicação. Isso pode incluir dispositivos, sensores, drones, novos meios de comunicação e tudo o que sua imaginação puder criar."
"Das soluções não óbvias — ou fantasiosas — pode-se mencionar um dirigível equipado com um sistema de biorradiação. Mas a equipe não tinha um protótipo, e eles se limitaram apenas a apresentar sua ideia", conta o especialista da competição Maksim Chizhov.
Outra equipe decidiu usar um sismógrafo — um dispositivo que pode reconhecer passos humanos entre as vibrações do solo e mostrar a direção de onde eles vêm. Com a ajuda do protótipo, conseguiram até encontrar um figurante que representava o "perdido" (como eram carinhosamente chamados pelos participantes), mas a equipe não avançou muito na competição.
Até junho de 2019, após vários testes de treinamento nas florestas das regiões de Leningrado, Moscou e Kaluga, 19 das melhores equipes chegaram à semifinal. Elas tinham a tarefa de encontrar duas estátuas em uma área de 4 quilômetros quadrados em menos de 2 horas. Uma estava se movendo pela floresta, a outra estava deitada em um lugar. Cada equipe teve duas tentativas para localizar a pessoa.
“Entre os semifinalistas, uma equipe queria criar um enxame de drones que voaria sob as copas das árvores, controlado por inteligência artificial, determinando a direção de movimento, contornando troncos e evitando galhos e ramos. Usando IA, ele analisaria o ambiente ao redor e identificaria a pessoa.
Mas essa solução ainda está bastante distante da implementação em funcionamento. Eu acho que levará cerca de um ano para que funcione pelo menos em condições de teste”, diz Maxim Chizhov.
A equipe ‘ALB-Busca’ estava próxima do sucesso. Eles tinham um alto-falante a bordo, que se conectava ao rádio, um microfone que podia ouvir o ambiente ao redor, uma câmera e um computador com IA e uma rede neural treinada, que processava imagens da câmera em tempo real, onde uma pessoa poderia aparecer.
“O operador poderia analisar não milhares de fotos, o que é fisicamente impossível, mas dezenas ou até algumas, e então tomar uma decisão: mudar a rota do drone, se um drone adicional é necessário para reconhecimento ou se deve enviar imediatamente um grupo de busca”.
Mas a maioria das equipes enfrentou problemas semelhantes – as tecnologias se mostraram inadequadas para as condições reais da floresta.
A visão computacional, na qual muitos confiavam, funcionou nos testes em parques e clareiras – mas se mostrou inútil em florestas densas.
As câmeras térmicas, nas quais cerca de um terço das equipes tinha esperança, também se revelaram ineficazes. No verão – quando mais pessoas desaparecem – a folhagem aquece ao ponto de se tornar uma mancha quente contínua. É mais fácil conduzir buscas em um curto período à noite, mas ainda há muitas manchas térmicas – toras aquecidas, animais e muito mais. Uma câmera poderia ajudar na verificação de locais suspeitos, mas à noite ela é de pouca utilidade.
Além disso, os termovisores se mostraram difíceis de encontrar. "Infelizmente, devido às restrições impostas pela UE e outros países, bons termovisores não estão disponíveis na Rússia", contou Alexei Grishaev, da equipe "Vershina", que contava com essa tecnologia.
"Os termovisores disponíveis no mercado têm saída digital com frequência de 5-6 quadros por segundo e uma saída de vídeo analógica adicional com alta frequência de quadros, mas baixa qualidade de imagem. No final, encontramos um termovisor chinês muito bom. Pode-se dizer que tivemos sorte — havia apenas um em Moscovo. Mas ele gerava imagem para um pequeno monitor, onde nada era visível."
A maioria das equipes utilizou exatamente a saída de vídeo. Nossa equipe conseguiu aprimorar o modelo e obter uma imagem digital de qualidade a 30 quadros por segundo. O resultado foi um termovisor de nível muito sério. Provavelmente, só modelos militares são melhores.
Mas mesmo esses problemas são apenas o começo. No curto período em que o UAV sobrevoou a área de busca, as câmeras e termovisores capturaram dezenas de milhares de imagens. Transmiti-las para o ponto de forma imediata era impossível — não havia internet nem sinal de celular sobre a floresta. Portanto, o drone retornava ao ponto, onde as gravações eram transferidas, levando não menos de meia hora, e no final recebiam uma quantidade de material que era fisicamente impossível revisar em horas. Nessa situação, a equipe "Vershina" utilizou um algoritmo especial que destacava as imagens onde foram detectadas anomalias térmicas. Isso reduziu o tempo de processamento de dados.
"Vimos que nem todas as equipes que participaram dos testes de qualificação entendiam o que era uma floresta. Que, em uma floresta, o sinal de rádio se espalha de forma diferente e se perde rapidamente", anunciou Maxim Chizhov em uma coletiva de imprensa. "Observamos a surpresa de algumas equipes ao ver que o sinal desaparecia a uma distância de apenas um quilômetro e meio do ponto de partida. Para alguns, foi uma surpresa a ausência de internet sobre a floresta. Mas essa é a realidade. É a floresta onde as pessoas se perdem."
A tecnologia baseada em balizas luz-sonoras teve um bom desempenho. Quatro equipes chegaram à final, três das quais se basearam exatamente nessa solução. Entre elas está a "Nakhodka", da Yakutia.
«Quando vimos essas selvas em Moscovo, imediatamente percebemos que não havia nada a fazer com drones. Cada ferramenta é necessária para sua própria tarefa, e eles são bons para inspecionar grandes espaços abertos», diz Alexander Aitov.
Na semifinal, havia apenas três pessoas na equipe que foram a pé pela floresta e colocaram marcadores na zona de busca. E enquanto muitos resolviam tarefas de engenharia, a Naходка trabalhava como os socorristas. «É preciso aplicar uma psicologia não agrícola, quando você simplesmente cobre uma área. É preciso agir como um socorrista, colocar-se no lugar do desaparecido, observar a direção aproximada para onde ele pode ir e quais trilhas ele pode seguir».
Mas os marcadores da «Находка» naquele momento já não eram tão simples como alguns anos atrás em Yakutia. Com a ajuda de subsídios do «Sistema», os engenheiros da equipe desenvolveram uma tecnologia de comunicação via rádio. Agora, ao encontrar um marcador, a pessoa aperta um botão, os socorristas recebem um sinal imediatamente e sabem exatamente qual marcador o desaparecido os espera. O UAV não é necessário para a busca, mas sim para elevar um retransmissor de sinal de rádio e aumentar o alcance do sinal de ativação dos marcadores.
Outras duas equipes desenvolveram complexos de busca inteiros com base em marcadores sonoros. Por exemplo, a equipe MMS Rescue criou uma rede de marcadores portáteis, onde cada marcador é um retransmissor, permitindo transmitir o sinal de sua ativação mesmo na ausência de comunicação direta com o centro de busca.
«Temos um grupo de entusiastas que assumiu essa tarefa pela primeira vez», dizem eles. «Trabalhamos em outras áreas — tecnologia, TI, temos especialistas da área espacial. Nos reunimos, discutimos e decidimos criar essa solução. Os principais critérios foram baixo custo e simplicidade de uso. Para que pessoas sem treinamento pudessem pegar e aplicar».
Outra equipe — os «Stratonautas» — com uma solução semelhante conseguiu encontrar um figurante mais rápido que todos. Desenvolveram um aplicativo especial que rastreava tanto a posição do drone quanto a dos marcadores e a de todos os socorristas. O drone que entregava os marcadores também atuava como retransmissor para todo o sistema, para que o sinal dos marcadores não se perdesse na floresta.
«Não foi fácil. Em um dos dias, nós nos molhamos bem. Dois de nossos membros foram para a floresta atravessando a vegetação densa, e perceberam que não era um simples passeio de piquenique. Mas, cansados e satisfeitos, voltaram — afinal, encontramos a pessoa em ambas as tentativas em apenas 45 minutos», conta Stanislav Yurchenko da 'Stratonautas'.
«Nós transportamos balizares para o centro da zona com a ajuda de drones para garantir a maior cobertura possível. Em um voo, um drone pode carregar um balizares. É demorado — mas mais rápido do que uma pessoa. Usamos pequenos drones compactos DJI Mavic — cada balizares tem o tamanho de um deles. É o máximo que ele pode carregar, mas resulta em baixo custo. Claro, gostaríamos de encontrar uma solução totalmente autônoma. Com IA, para que o drone escaneasse a floresta e identificasse os pontos de despejo. Atualmente temos um operador, mas a cerca de um quilômetro, se não usarmos dispositivos adicionais — a conexão acaba. Portanto, na próxima etapa, vamos pensar em algo».
Mas nenhuma equipe conseguiu encontrar a pessoa imobilizada, e o mais importante — nenhuma delas conseguiu pensar em como fazer isso. Teoricamente, as chances de encontrá-la permaneceram apenas com a equipe 'Vértice', que, apesar de todas as dificuldades, conseguiu encontrar a pessoa e avançar para a final com a ajuda de um termovisor e uma câmera.
«Inicialmente, tínhamos a ideia de usar dois drones de tipo avião», conta Alexey Grishaev da 'Vértice', — «Nós os desenvolvemos para determinar a composição da atmosfera, e ainda temos a tarefa de fazer um UAV para todas as condições climáticas. Decidimos testá-los também neste concurso. A velocidade de cada um varia de 90 a 260 km/h. A alta velocidade e as características aerodinâmicas únicas do UAV oferecem a possibilidade de busca em quaisquer condições climáticas e permitem escanear rapidamente a área designada».
A vantagem desses dispositivos é que eles não caem quando o motor desliga, mas continuam a planar e pousam com um paraquedas. A desvantagem é que eles não são tão manobráveis quanto os quadricópteros.
No principal drone "Vértice" está instalado um detector de calor modificado pela equipe e uma câmera de alta resolução, enquanto no segundo está apenas uma câmera. A bordo do principal VANT há um microcomputador que, com o software desenvolvido pela equipe, detecta automaticamente anomalias térmicas e envia suas coordenadas com imagens detalhadas de ambas as câmeras. "Dessa forma, não precisamos analisar todo o material ao vivo, o que, para se ter uma ideia, equivale a cerca de 12.000 fotos por hora de voo."
Mas a tecnologia da aeronave foi criada pela equipe recentemente, e ainda havia muitos problemas – com o sistema de lançamento, com o paraquedas, com o piloto automático. "Tivemos medo de testá-lo – ele poderia simplesmente cair. Queria evitar complicações técnicas. Portanto, optamos por uma solução clássica – DJI Matrice 600 Pro."
Apesar de todas as dificuldades que fizeram muitos desistirem das câmeras e dos detectores de calor, a Vértice conseguiu encontrar um estatístico. Isso exigiu um grande trabalho, em primeiro lugar com o detector de calor e, em segundo, com os próprios métodos de busca.
Durante três meses, a equipe testou uma tecnologia que permitiu ao detector de calor visualizar o solo entre as copas das árvores. "Houve um golpe de sorte, porque a rota dos estatísticos passava por florestas onde nenhum detector de calor conseguiria enxergar nada. E se uma pessoa se cansasse e se sentasse sob um pinheiro, seria impossível encontrá-la."
Desde o início, decidimos não fazer uma varredura completa da floresta com nossos VANTs. Em vez disso, decidimos procurar a pessoa voando sobre clareiras, aberturas e áreas abertas. Eu cheguei ao local com antecedência para estudar a área e, usando todos os mapas online disponíveis, desenhei rotas para os VANTs apenas sobre os lugares onde teoricamente uma pessoa poderia ser vista."
Segundo Alexey, usar vários drones em conjunto é muito caro (um transportador com uma solução técnica para busca a bordo custa mais de 2 milhões de rublos), mas no final será necessário. Ele acredita que isso dá uma chance de detectar um estatístico imóvel. "Inicialmente, queríamos buscar apenas uma pessoa deitada. Achávamos que a pessoa em movimento conseguiríamos encontrar de qualquer maneira. E as equipes com balizas - procuravam apenas quem estava em movimento."
Perguntei a Alexander Aitov da equipe 'Naходка' - não acham que já enterraram um ser humano estático? Afinal, os marcadores são inúteis para ele.
Ele refletiu. Tive a impressão de que todas as outras equipes falavam com sorrisos e entusiasmo nos olhos sobre a resolução de desafios de engenharia. Os caras da MMS Rescue brincaram que um marcador jogado pode cair bem em cima de uma pessoa deitada. 'Stratonautas' reconheceram que essa é uma tarefa extremamente complexa, para a qual ainda não há ideias. E um socorrista da 'Naходка' começou a falar, ao meu ver, com uma mistura de tristeza e esperança:
— Temos uma menina desaparecida na taiga, com três anos e meio. Ela passou doze dias lá, e após dez dias de buscas com muitas pessoas. Quando a encontraram, ela estava deitada na grama, praticamente invisível por cima. Encontraram somente ao vasculhar.
Se houvesse marcadores... Com três anos e meio, uma criança já é bastante consciente. E talvez ela tivesse se aproximado dele e pressionado o botão. Eu acho que vidas poderiam ser salvas.
— E ela foi resgatada?
— Sim, ela foi.
No outono, as quatro equipes restantes irão para a região de Vologda, e a tarefa à frente delas será significativamente mais difícil - encontrar uma pessoa em uma área de 10 quilômetros de raio. Ou seja, em uma área superior a 300 quilômetros quadrados. Em condições onde o drone tem meia hora de voo, a visão se perde nos copas das árvores, e a comunicação desaparece após um quilômetro. Como diz Maxim Chizhov, nenhum protótipo está preparado para essas condições, embora ele acredite que todos têm chances. Grigory Sergeev, presidente do grupo de busca e resgate 'Lisa Alert', acrescenta:
“Hoje já estamos prontos para usar algumas tecnologias das que vimos, e isso será eficaz. E eu faço um apelo a todos os participantes e não participantes - pessoal, testem as tecnologias! Venham conosco nas buscas! E então não será segredo para ninguém que a floresta não é transparente para o sinal de rádio, e a câmera térmica não vê através das copas. Meu sonho principal é encontrar mais pessoas com menos recursos.”
Fonte: habr.com
