Há alguns dias, terminou a competição Odyssey, onde equipes de engenharia buscavam a melhor tecnologia para encontrar pessoas desaparecidas na floresta. No verão passado, eu falei sobre e postei ontem. .
Os organizadores lançaram um desafio colossal: encontrar duas pessoas em uma área de 314 quilômetros quadrados em 10 horas. Várias ideias foram apresentadas, mas (alerta de spoiler) ninguém teve sucesso. Nikita Kalinovsky atuou como um dos especialistas técnicos da competição. Conversei com ele sobre os participantes e suas soluções, e também perguntei sobre outras ideias que se destacaram ao longo da competição.
Se você já leu o relatório final, reconhecerá algumas das mesmas frases aqui. Esta é simplesmente a entrevista completa com edições mínimas.
Caso você ainda não tenha lido nenhum dos artigos desta série, farei um breve resumo do contexto.
Em episódios anterioresA Fundação AFK Sistema lançou a competição Odyssey para encontrar maneiras de integrar a tecnologia moderna na busca por pessoas perdidas em áreas selvagens sem comunicação. Quatro equipes, de um total de 130, chegaram à final — elas foram as únicas capazes de localizar pessoas em uma floresta de 4 quilômetros quadrados duas vezes seguidas.
A equipe Nakhodka, fundada por veteranos do Serviço de Resgate da Iacútia, é uma equipe de busca e resgate com vasta experiência em condições reais de floresta, mas talvez a menos avançada tecnologicamente. Sua solução é um grande transmissor sonoro que, graças a um sinal especialmente configurado, pode ser ouvido claramente a até um quilômetro e meio de distância. Uma pessoa segue o som e envia um sinal do transmissor para os socorristas. O segredo não está tanto na tecnologia, mas nas táticas utilizadas. Os engenheiros de busca usam um número mínimo de transmissores para estabelecer um perímetro de busca e, reduzindo-o gradualmente, localizam a pessoa.
A equipe Vershina é o oposto da Nakhodka. Os engenheiros dependem inteiramente da tecnologia e não utilizam forças terrestres. Sua solução consiste em drones equipados com câmeras térmicas, câmeras e alto-falantes personalizados. Algoritmos, e não humanos, também analisam as imagens. Apesar do ceticismo de muitos especialistas quanto à inutilidade das câmeras térmicas e à baixa qualidade dos algoritmos, a Vershina encontrou humanos diversas vezes tanto nas semifinais quanto na final (mas não os corretos).
As equipes "Stratonauts" e MMS Rescue utilizam um conjunto abrangente de soluções: sinalizadores sonoros, balões para comunicação territorial, drones com câmeras e rastreadores de busca em tempo real. A equipe Stratonauts venceu a semifinal por ter localizado as pessoas desaparecidas mais rapidamente.
Os faróis sonoros tornaram-se a solução mais eficaz e difundida, mas só conseguem localizar uma pessoa que esteja em movimento. Uma pessoa deitada praticamente não tem chance de ser encontrada. Aparentemente, a melhor maneira de localizá-la seria com uma câmera termográfica, mas esta não consegue penetrar a copa das árvores e tem dificuldade em distinguir pontos de calor de pessoas em meio a todos os outros objetos na floresta. Fotografia, algoritmos e redes neurais são tecnologias promissoras, mas até agora apresentaram resultados insatisfatórios. Tecnologias exóticas também foram testadas, mas cada uma delas apresentou mais limitações do que vantagens.
— O que você faz fora das competições?
— O Grupo de Empresas INTEC, com sede em Tomsk, atua principalmente nas áreas de design industrial, eletrônica e desenvolvimento de software, incluindo software embarcado. Possuímos nossa própria unidade de produção piloto e em pequena escala, auxiliando na transformação de produtos de conceitos em produção em massa. Um de nossos projetos mais conhecidos é o "NIMB", que desenvolvemos desde 2015. Em 2018, conquistamos o prêmio Red Dot Design Award por este projeto, um dos mais prestigiosos prêmios do mundo do design industrial.
— O que é que isto faz?
Este é um anel de segurança, um botão de pânico que o usuário pressiona quando um alarme dispara. Parece um anel comum. Há um botão na parte inferior e, em seu interior, um módulo Bluetooth para conexão com um smartphone, um micromotor para feedback tátil, uma bateria e um LED tricolor. A base é uma placa de circuito impresso rígida-flexível. O corpo principal é de metal e a tampa é de plástico. Este é um projeto bastante conhecido. Em 2017, eles arrecadaram cerca de US$ 350 no Kickstarter.
— Como você está se sentindo aqui? Os times estão correspondendo às expectativas?
"Em algumas equipes, as pessoas têm vasta experiência em buscas; já estiveram na floresta muitas vezes e realizaram eventos semelhantes diversas vezes. Elas têm uma boa compreensão de como encontrar alguém em situações reais, mas possuem pouco conhecimento técnico. Em outras equipes, os membros são muito experientes em tecnologia, mas não têm a menor ideia de como se orientar na floresta, seja no verão, inverno ou outono."
— Não existe um meio-termo ideal?
— Ainda não vi. O consenso geral entre os especialistas é o seguinte: se todas as equipes fossem reunidas, forçadas a colaborar em uma única solução, a combinar as melhores práticas de cada uma e a implementá-las, o resultado seria um sistema verdadeiramente impressionante. Naturalmente, ele precisaria de alguns ajustes, refinamentos e finalizações para se tornar um produto viável. No entanto, seria uma solução realmente impressionante, que poderia ser usada de fato e que salvaria vidas.
Mas nenhuma solução isoladamente é totalmente eficaz. Algumas não são adequadas para todas as condições climáticas, outras não estão disponíveis 24 horas por dia, 7 dias por semana, e algumas não procuram por pessoas inconscientes. Uma abordagem abrangente é sempre necessária e, mais importante, é fundamental entender que existe uma teoria específica para a busca humana, e a solução deve estar alinhada a essa teoria.
As soluções ainda são relativamente rudimentares. Podemos observar duas classes de projetos: a primeira consiste em sistemas muito simples e altamente confiáveis que realmente funcionam. Os beacons sonoros trazidos pela equipe "Nakhodka", da Iacútia, são dispositivos únicos. É evidente que foram construídos por pessoas com vasta experiência. Tecnicamente, são muito simples: um sinal pneumático básico com um módulo LoRaWAN e uma rede mesh implantada sobre ele.
— O que tem de tão especial?
"É possível ouvi-lo a um quilômetro e meio de distância em uma floresta. Muitas outras pessoas não experimentam esse efeito, embora o nível de volume seja praticamente o mesmo para todos. Mas a frequência e a configuração corretas do sinal pneumático produzem esses resultados. Eu mesmo gravei o som a uma distância de cerca de 1200 metros, com a certeza de que era realmente o som do sinal e a direção para a qual ele apontava. Em condições reais, esse dispositivo funciona perfeitamente."
— Ao mesmo tempo, parece ser o menos avançado tecnologicamente.
"É verdade. São feitos de um pedaço de cano de PVC e são a solução mais simples, confiável e eficaz. Mas têm suas limitações. Não podemos simplesmente usar esses dispositivos para encontrar uma pessoa inconsciente."
— A segunda classe de projetos?
— A segunda classe engloba soluções técnicas complexas que implementam vários modelos de busca específicos — busca utilizando câmeras termográficas, combinando imagens térmicas e tricolores, drones, e assim por diante.
Mas tudo ali é muito rudimentar. Redes neurais são usadas em alguns lugares. Elas são implementadas em computadores pessoais, em placas NVIDIA Jetson, nas próprias aeronaves. Mas tudo isso ainda está em seus primórdios. E, como a prática tem demonstrado, o uso de algoritmos lineares nessas condições foi muito mais eficaz do que o de redes neurais. Ou seja, identificar uma pessoa por uma mancha em uma imagem térmica usando algoritmos lineares, pela área e forma do objeto, foi muito mais eficaz. A rede neural, no entanto, praticamente não encontrou nada.
— Porque não havia nada para lhe ensinar?
"Eles alegaram tê-los ensinado, mas os resultados foram extremamente questionáveis. Não apenas questionáveis — foram praticamente inexistentes. As redes neurais não se mostraram eficazes aqui. Há suspeitas de que ou foram ensinadas incorretamente ou receberam ensinamentos inadequados. Se as redes neurais forem aplicadas corretamente nessas condições, provavelmente produzirão resultados razoáveis, mas é preciso compreender toda a metodologia de busca."
"Dizem que as redes neurais têm potencial. Se forem bem construídas, funcionarão. Já a termografia, dizem ser inútil em qualquer caso."
— No entanto, o fato foi registrado. A termografia realmente busca pessoas. Assim como com as redes neurais, precisamos entender que estamos falando de ferramentas. Se usamos um microscópio, é para examinar objetos pequenos. Se estivermos martelando um prego, é melhor não usar um microscópio. O mesmo acontece com a termografia e as redes neurais. Uma ferramenta configurada corretamente, usada adequadamente nas condições certas, produz bons resultados. Se usarmos a ferramenta no lugar errado e da maneira errada, naturalmente não obteremos resultados.
— Bem, como podemos usar uma câmera termográfica se dizem aqui que até um toco de árvore apodrecendo emite mais calor do que uma avó desaparecida?
— Nada mais. Verificamos, analisamos — nada mais. Uma pessoa tem um padrão claro. É preciso entender que uma pessoa é um objeto muito específico. E em diferentes épocas do ano, elas são objetos diferentes. Se estivermos falando de verão, é uma pessoa com uma regata clara, camiseta ou camisa que brilha como um ponto forte em uma câmera termográfica. Se estivermos falando de outono ou inverno, vemos uma cabeça coberta com capuz, com um sinal de calor residual escapando por baixo do capuz ou gorro, mãos brilhantes — todo o resto fica escondido pelas roupas.
É por isso que uma pessoa pode ser vista claramente através de uma câmera termográfica, eu mesmo já vi com meus próprios olhos. A questão é que javalis, alces e ursos são igualmente visíveis, e precisamos filtrar cuidadosamente o que observamos. Uma câmera termográfica sozinha definitivamente não resolve o problema; não podemos simplesmente apontar para uma câmera termográfica e dizer que ela resolverá todos os nossos problemas. Não, é necessário um sistema. O sistema deve incluir uma câmera tricolor que produza uma imagem colorida ou uma imagem monocromática com iluminação traseira de LED. É preciso algo mais, porque uma câmera termográfica sozinha produz apenas imagens borradas.
— Das equipes que estão atualmente na final, qual é a mais difícil de vencer?
"Para ser honesto, não tenho nenhum favorito. Poderia criticar qualquer um sem dó. Digamos apenas que gostei muito da solução da primeira equipe, a "Vershina". Eles tinham uma câmera termográfica e uma câmera tricolor. Gostei especialmente da ideologia. Os caras fazem buscas usando meios técnicos, sem envolver forças terrestres. Eles não tinham nenhuma equipe móvel, buscavam exclusivamente com drones e encontraram pessoas. Não vou dizer se encontraram a pessoa certa ou não, mas encontraram pessoas e animais. Se compararmos as coordenadas de um objeto na câmera termográfica com as do objeto na câmera tricolor, podemos identificar o objeto e determinar se é uma pessoa."
Tenho algumas dúvidas sobre a implementação. A sincronização entre a câmera termográfica e a câmera fotográfica foi precária, praticamente inexistente. Idealmente, o sistema deveria ter um par estéreo: uma câmera monocromática, uma câmera tricolor e uma câmera termográfica, todas operando em uma única base de tempo. Não foi o caso aqui. A câmera fotográfica operava em um sistema separado e a câmera termográfica em outro, causando artefatos. Se o drone fosse um pouco mais rápido, teria produzido distorções significativas.
— Eles pilotaram um helicóptero ou um avião?
"Ninguém aqui tinha um helicóptero. Ou melhor, uma das equipes tinha helicópteros, mas eram puramente técnicos, para fornecer comunicações na área de busca. Eles estavam equipados com um repetidor LoR, que fornecia comunicações em um raio de 5 quilômetros."
Consequentemente, todas as aeronaves de busca aqui são de asa fixa. Isso apresenta seus próprios desafios, já que decolar e pousar são difíceis. Por exemplo, ontem, as condições climáticas impediram a equipe da Nakhodka de lançar seu drone. Mas eu diria que o drone que eles tinham em serviço não teria sido útil em sua configuração atual.
— Nas semifinais, eles queriam usar o drone apenas para retransmissão.
"O drone em Nakhodka foi projetado para gravação de fotos e vídeos e para fins de alerta. Ele possui um dispositivo de sinalização, uma câmera termográfica e uma câmera colorida. Pelo menos foi o que me disseram. Eles nem sequer o desembalaram ontem. Estava embalado exatamente como o trouxeram. Mas mesmo que o tivessem tirado da caixa, provavelmente não o teriam usado. Eles têm uma tática completamente diferente: fizeram buscas a pé."
Hoje, os caras querem plantar transmissores na floresta e usá-los para encontrar o homem. Essa é a solução de que menos gosto. Duvido muito que eles consigam montar os 350 transmissores que trouxeram. Ou melhor, vamos obrigá-los a montá-los, mas não é garantido que consigam montar todos. Gostei mais da solução da primeira equipe porque elimina completamente as tropas terrestres.
— Só por isso? Afinal, se realmente abordássemos uma área tão grande em quantidade, talvez funcionasse.
"Provavelmente vai funcionar, mas eu não gostei nem da configuração de distribuição nem da configuração dos próprios beacons."
— Ainda há um tijolo sobrando para os Stratonauts.
"Os estratonautas tinham uma solução brilhante. Se tivessem feito do jeito que queriam, teriam conseguido. Mas eles também se depararam com problemas com as máquinas voadoras."
Eles possuem um sistema de apoio às equipes de busca. O foco principal está nas forças terrestres móveis. Elas recebem transmissores de localização, comunicação com as equipes e transmissores terrestres para o deslocamento das equipes de busca até os locais e direções necessários. Possuem aeróstatos com repetidores que fornecem comunicação sobre a área. Contam com transmissores de localização fixos em terra, mas em número muito reduzido, e eles próprios admitem que foram criados de última hora e não constituem sua principal unidade tática — foram apenas um teste. São bastante poucos e não têm contribuído significativamente para as operações táticas.
A principal tática consistia em cada membro do grupo de busca ter seu próprio rastreador pessoal, que estava conectado a uma rede de informações única com a sede. Eles tinham visibilidade clara da localização de todos. A busca era conduzida em tempo real e a direção era ajustada conforme necessário.
— Parece que você realmente quer combinar tudo em uma coisa só.
— Sim, com certeza. Eu e o Grigory Sergeev estávamos lá, ele olhou e disse: "Caramba, que coisa legal, eu adoraria ter uma dessas." Fomos até outras pessoas e dissemos: "Caramba, que coisa legal, eu adoraria ter uma dessas." Fomos até outras pessoas e dissemos: "Caramba, que coisa legal, eu poderia encontrar alguém lá."
Individualmente, são boas soluções setoriais para determinadas condições. Quando combinadas, criam um sistema muito eficiente, com um campo de comunicações unificado, implantação de longo alcance utilizando aeróstatos, um sistema de rastreamento e controle em tempo real para as forças terrestres e balizas com alcance suficientemente longo que, quando utilizadas corretamente e com a área de busca dividida em setores, podem fornecer um sinal para que uma pessoa as localize. Depois disso, tudo se torna uma questão de técnica. Se as condições meteorológicas forem favoráveis ao voo, algumas forças são utilizadas; se não forem, outras; se for noite, outras ainda.
Mas tudo isso é catastroficamente caro.
— Algumas coisas são caras, outras não.
— Por exemplo, um drone que está decolando agora provavelmente custa o mesmo que um Boeing.
"Sim, são bastante caras. Mas é preciso entender que, se usadas corretamente, são uma compra única. Você as compra uma vez e depois simplesmente as transporta pelo país e as utiliza. Esse investimento único, nas mãos certas, durará bastante tempo se for mantido e usado adequadamente."
— Ao analisar as candidaturas para o concurso, houve alguma que você gostou, mas que não chegou à final?
— Havia muita coisa engraçada lá.
— Qual a coisa mais engraçada de que você se lembra?
— Eu me lembro muito bem dos dispositivos de biorradar suspensos no balão. Eu ri por um bom tempo.
— É até assustador perguntar o que é.
"O segredo é que se trata de um método de detecção realmente eficaz. A biorradiolocalização visa identificar objetos biológicos vivos em meio a tudo o que é refletido. Vibrações no peito e pulso são normalmente utilizados. Radares de altíssima frequência (100 GHz) são usados para isso; eles têm um alcance bastante bom e podem penetrar em florestas a uma profundidade de 150 por 200 metros."
- Então por que isso é engraçado?
"Porque este dispositivo só funciona quando está instalado permanentemente, e eles queriam pendurá-lo num balão. E dizem: 'É um objeto estático'. Então, estamos olhando para o balão agora, que está constantemente tremendo, e eles querem pendurar este dispositivo nele, que precisa estar firmemente parafusado ao chão, caso contrário a imagem ficará tão ruim que nada será legível."
Os drones de papelão também eram muito engraçados.
— Papelão?
"Sim, drones de papelão. Foi muito engraçado. Um avião feito de papelão e envernizado. Voava exatamente como Deus queria. Os caras queriam que ele voasse para um lado, mas ele voava para qualquer lado, menos para o que eles queriam, e no final, caiu, poupando-se de todo o trabalho."
A ideia do "donut voador que pode ser transformado em uma salsicha voadora" foi realmente engraçada — uma citação real da proposta. Eles pegam a capa externa de uma mangueira de incêndio, removem a borracha, a infla e a transformam em um tubo longo, torcido nas duas extremidades. Eles amarram as pontas e o resultado é um donut voador, no qual penduram uma câmera. E o donut podia ser facilmente transformado em uma salsicha voadora — todos riram da salsicha. Por que, por que uma salsicha? — ninguém sabe ao certo, mas foi muito engraçado.
— Ouvi falar de cubos que são colocados no chão e que leem vibrações e passos.
"Sim, de fato, existiram coisas assim. Você precisa entender que este aparelho é realmente muito funcional. Conheço vários produtos comerciais que funcionam exatamente da mesma forma. Este é um sismógrafo configurado para segurança, para sistemas de segurança perimetral. Mas este aparelho é usado exclusivamente em instalações de infraestrutura crítica e instalações militares. Sei que postos de gasolina têm sistemas de controle de acesso de três níveis, sendo o primeiro deles justamente o sismógrafo."
— Parece promissor. Por que não então?
"O problema é que uma coisa é proteger o perímetro fechado de uma pequena instalação de infraestrutura crítica, e outra bem diferente é cobrir uma floresta inteira com esses sismógrafos. O alcance deles é muito curto e, o mais importante, mal se consegue distinguir entre um javali correndo, uma pessoa correndo e um urso correndo. Teoricamente, é possível, claro, se você usar o aparato matemático correto, mas isso complica muito a tecnologia; existem métodos muito mais simples, na minha opinião."
Todos foram incentivados a ir para as quartas de final, todos foram incentivados a tentar a sorte. Aqueles que vemos aqui são os que realmente conseguiram encontrar pessoas. Todos os outros não encontraram ninguém, então acho que a competição é bastante objetiva. Você pode, por exemplo, confiar nas opiniões dos especialistas ou desconfiar delas, mas o fato é que eles encontraram pessoas ou não.
Fonte: habr.com
