Pred pár dňami sa skončila súťaž Odyssey, v ktorej inžinierske tímy hľadali najlepšiu technológiu na nájdenie ľudí nezvestných v lese. V lete som hovoril o , a uverejnil to včera .
Organizátori si stanovili kolosálne náročnú úlohu - nájsť dvoch ľudí na ploche 314 km2 za 10 hodín. Nápady boli rôzne, no (spoiler) nikto neuspel. Jedným z technických expertov súťaže bol Nikita Kalinovskij. Diskutoval som s ním o účastníkoch, ich rozhodnutiach a tiež som sa opýtal, aké ďalšie nápady si pamätám vo všetkých fázach súťaže.
Ak ste už čítali spravodajstvo z finále, niektoré riadky uvidíte aj tu. Toto je len celý rozhovor s minimálnymi úpravami.
Ak ste nečítali viac ako jeden článok z tejto série, stručne prerozprávam kontext.
V predchádzajúcich epizódachNadácia AFK Sistema spustila súťaž Odyssey s cieľom nájsť spôsoby, ako zaviesť moderné technológie pri pátraní po ľuďoch, ktorí sa stratili vo voľnej prírode bez prostriedkov komunikácie. Zo 130 tímov sa do finále dostali štyri tímy - len tie dokázali dvakrát po sebe nájsť ľudí v lese s rozlohou 4 km2.
Tím Nakhodka, ktorý založili veteráni Jakutskej záchrannej služby. Ide o vyhľadávače s bohatými skúsenosťami v reálnych podmienkach lesa, no technologicky možno najmenej vyspelý tím. Ich riešením je veľký zvukový maják, ktorý je pomocou špeciálnej konfigurácie signálu jasne počuteľný na vzdialenosť až jeden a pol kilometra. Na zvuk prichádza človek a z majáka vyšle signál záchranárom. Trik nespočíva ani tak v technológii, ako skôr v taktike jej použitia. Inžinieri pátrania používajú minimum majákov na ohradenie perimetra hľadania a postupným zužovaním ho nájdu.
Tím Vershina je presným opakom Nakhodky. Inžinieri sa spoliehajú výlučne na technológiu a vôbec nepoužívajú pozemné sily. Ich riešením sú drony vybavené prispôsobenými termovíznymi kamerami, kamerami a reproduktormi. Vyhľadávanie medzi zábermi tiež vykonávajú algoritmy, nie ľudia. Napriek skepse mnohých odborníkov o zbytočnosti termokamier a nízkej úrovni algoritmov si Vershina niekoľkokrát našla ľudí v semifinále aj vo finále (nie však tých, ktorých potrebovali).
Stratonauts a MMS Rescue sú dva tímy, ktoré využívajú celý rad riešení. Zvukové majáky, balóny na nadviazanie komunikácie v území, drony s fotografovaním a vyhľadávacie sledovače v reálnom čase. Stratonauti boli najlepší v semifinále, pretože najrýchlejšie našli chýbajúcich.
Najefektívnejším a najrozšírenejším riešením sa stali zvukové majáky, no s ich pomocou nájdu len človeka schopného pohybu. Človek, ktorý leží, nemá takmer žiadnu šancu. Vyzerá to tak, že najlepšie sa to hľadá termokamerou, no termokamera cez koruny nič nevidí a navyše ťažko rozoznáva tepelné škvrny od ľudí od všetkých ostatných objektov v lese. Fotografia, algoritmy a neurónové siete sú sľubné technológie, ale zatiaľ fungujú slabo. Existovali aj exotické technológie, no každá z nich mala viac obmedzení ako výhod.
— Čo robíte mimo súťaže?
— Skupina spoločností INTEC, Tomsk. Hlavnou oblasťou je priemyselný dizajn, vývoj elektroniky a softvéru vrátane vstavaného softvéru. Máme vlastnú malú pilotnú a malosériovú výrobu, pomáhame doviesť produkt od nápadu až po sériovú výrobu. Jedným z našich najznámejších projektov je projekt „NIMB“, ktorý rozvíjame od roku 2015. V roku 2018 sme za tento projekt získali ocenenie Red Dot Design Award. Ide o jedno z najprestížnejších ocenení vo svete priemyselného dizajnu.
-Čo robí táto vec?
— Toto je bezpečnostný krúžok, tlačidlo alarmu, ktoré používateľ stlačí, keď nastane alarmujúca udalosť. Vyzerá ako obyčajný prsteň. Na jeho spodnej strane je tlačidlo, vo vnútri je Bluetooth modul pre komunikáciu so smartfónom, mikroelektromotor pre hmatovú indikáciu, batéria, trojfarebná LED dióda. Základňa obsahuje kombinovanú rigid-flex dosku. Hlavná časť tela je kovová, kryt je plastový. Ide o pomerne známy projekt. V roku 2017 vyzbierali na Kickstarteri približne 350-tisíc dolárov.
- Ako sa vám tu páči? Napĺňajú tímy očakávania?
— V niektorých tímoch majú ľudia bohaté skúsenosti s pátraním, boli v lese viackrát a takéto akcie realizovali viackrát. Dobre rozumejú tomu, ako nájsť človeka v reálnych podmienkach, no veľmi málo rozumejú technológiám. V iných tímoch sa chalani veľmi dobre orientujú v technike, ale absolútne netušia, ako sa pohybovať v lese v letných, zimných a jesenných podmienkach.
— Neexistuje zlatá stredná cesta?
- Ešte som to nevidel ani raz. Všeobecný názor všetkých odborníkov je takýto: ak spojíte všetky tímy, prinútite ich do jedinej spolupráce, prinútite ich kombinovať riešenia, vezmete si z každého to najlepšie a implementujete to, získate veľmi cool komplex. Prirodzene, je potrebné ho dokončiť, uviesť do zdravého stavu produktu a uviesť do konečnej predajnej formy. Bude to však veľmi cool riešenie, ktoré sa dá skutočne použiť a skutočne zachráni ľudské životy.
Ale jednotlivo, každé z riešení nie je plne účinné. Niekde nie je dostatočná schopnosť za každého počasia, niekde 24-hodinová dostupnosť, niektorí nehľadajú ľudí v bezvedomí. Vždy treba zaujať komplexný prístup a hlavne vždy pochopiť, že existuje určitá teória hľadania ľudí a komplex musí tejto teórii zodpovedať.
Teraz sú riešenia hrubé. Tu môžete vidieť dve triedy projektov: prvou sú veľmi jednoduché a veľmi spoľahlivé systémy, ktoré fungujú. Tie zvukové signálne majáky, ktoré priniesli chalani z Jakutska, tím Nakhodka, sú unikátnym zariadením. Je jasné, že ho vyrobili ľudia s bohatými skúsenosťami. Technicky je to veľmi jednoduché, ide o obyčajný pneumatický signál s modulom LoRaWAN a na ňom nasadenou sieťou MESH.
— Čo je na ňom také výnimočné?
"Je to počuť jeden a pol kilometra ďaleko v lese." Mnoho iných tento efekt nepociťuje, hoci úroveň hlasitosti je približne rovnaká pre všetkých. Ale správne zvolená frekvencia a konfigurácia pneumatického signálu dáva takéto výsledky. Osobne som zvuk zaznamenal na vzdialenosť cca 1200 metrov s veľmi dobrým porozumením, že ide skutočne o zvuk signálu a smer k nemu. V podmienkach skutočného sveta táto vec funguje skvele.
— Zároveň vyzerá technologicky najmenej vyspelé.
- Toto je pravda. Sú vyrobené z kusu PVC rúrky a sú najjednoduchším, najspoľahlivejším a veľmi efektívnym riešením. Ale so svojimi obmedzeniami. Nemôžeme pomocou týchto zariadení nájsť osobu, ktorá je v bezvedomí.
— Druhá trieda projektov?
- Druhou triedou sú komplexné technické riešenia, ktoré implementujú rôzne špecifické modely vyhľadávania - vyhľadávanie pomocou termovízií, kombinovanie termovízie a trojfarebných snímok, drony atď.
Všetko je tam ale veľmi surové. Miestami sa používajú neurónové siete. Sú nasadené na osobných počítačoch, na doskách nvidia jetson a na samotných lietadlách. Ale toto všetko je stále neprebádané. A ako prax ukázala, použitie lineárnych algoritmov v týchto podmienkach fungovalo oveľa efektívnejšie ako neurónové siete. To znamená, že identifikácia osoby podľa bodu na obrázku z termokamery pomocou lineárnych algoritmov podľa plochy a tvaru objektu poskytla oveľa väčší efekt. Neurónová sieť nenašla prakticky nič.
- Pretože ju nebolo čo naučiť?
— Tvrdili, že učili, ale výsledky boli mimoriadne kontroverzné. Dokonca ani kontroverzné – neboli takmer žiadne. Neurónové siete sa tu neprejavili. Existuje podozrenie, že ich buď učili nesprávne, alebo ich učili nesprávne. Ak sú neurónové siete správne aplikované za týchto podmienok, potom s najväčšou pravdepodobnosťou poskytnú dobré výsledky, ale musíte pochopiť celú metodiku vyhľadávania.
— Hovoria, že neurónové siete sú sľubné. Ak ich urobíte dobre, budú fungovať. O termokamere sa naopak hovorí, že je v každom prípade zbytočná.
„Napriek tomu bola skutočnosť zaznamenaná. Termokamera skutočne hľadá ľudí. Podobne ako v prípade neurónových sietí musíme pochopiť, že hovoríme o nástrojoch. Ak vezmeme mikroskop, potom na skúmanie malých predmetov. Ak zatĺkame klinec, potom je lepšie nepoužívať mikroskop. Je to rovnaké s termokamerou a neurónovými sieťami. Správne nakonfigurovaný nástroj, správne používaný v správnych podmienkach, poskytuje dobrý výsledok. Ak nástroj použijeme na nesprávnom mieste a nesprávnym spôsobom, je prirodzené, že nedosiahneme výsledok.
- No, ako sa dá použiť termovízia, keď tu povedia, že aj hnijúci peň dáva viac tepla ako chýbajúca babička?
- Nie viac. Skontrolovali, pozreli - nič viac. Osoba má jasný vzor. Musíte pochopiť, že človek je veľmi špecifický objekt. Navyše v rôznych obdobiach roka ide o rôzne objekty. Ak hovoríme o lete, tak ide o človeka v ľahkom tričku alebo tričku či košeli, ktorá žiari mohutným bodom na termokamere. Ak hovoríme o jeseni, o zime, potom vidíme hlavu pokrytú kapucňou so zvyškom tepelnej stopy, ktorá vychádza spod kapucne alebo spod klobúka, svietiace ruky - všetko ostatné je skryté v oblečení.
Cez termokameru je teda človek jasne viditeľný, videl som to na vlastné oči. Ďalšia vec je, že diviaky, losy a medvede sú rovnako dobre viditeľné a musíme veľmi jasne filtrovať to, čo pozorujeme. Len s termokamerou si určite nevystačíte, nemôžete ju jednoducho vziať, ukázať na termokameru a povedať, že vyrieši všetky naše problémy. Nie, musí tam byť komplex. Súčasťou komplexu by mala byť trojfarebná kamera, ktorá poskytuje plnofarebný obraz alebo monochromatický obraz podsvietený LED diódami. Musí prísť s niečím iným navyše, pretože termokamera sama o sebe vyrába len škvrny.
— Kto je z tímov, ktoré sú momentálne vo finále, najlepší?
– Úprimne povedané, nemám žiadne obľúbené. Môžem hodiť pevnú tehlu do každého. Povedzme, že rozhodnutie prvého tímu Vershina sa mi veľmi páčilo. Akurát mali termovíziu plus trojfarebnú kameru. Páčila sa mi ideológia. Chlapi hľadali pomocou technických prostriedkov bez zapojenia pozemných síl, vôbec nemali mobilné posádky, hľadali len s dronmi, ale našli ľudí. Nepoviem, či našli toho, koho potrebovali alebo nie, ale našli ľudí a našli zvieratá. Ak porovnáme súradnice objektu na termokamere a objektu na trojfarebnej kamere, tak budeme vedieť objekt identifikovať a určiť, či sa tam nachádza osoba.
Mám otázky ohľadom implementácie, synchronizácia termokamery a kamery bola urobená neopatrne, prakticky tam vôbec nebola. V ideálnom prípade by mal mať systém stereo pár, jednu monochromatickú kameru, jednu trojfarebnú kameru a termokameru a všetky pracujú v jednom časovom systéme. V tomto prípade to tak nebolo. Kamera fungovala v samostatnom systéme, termokamera v samostatnom a stretávali sa kvôli tomu s artefaktmi. Ak by bola rýchlosť dronu o niečo vyššia, spôsobilo by veľmi silné skreslenie.
— Lietali na helikoptére alebo tam bolo lietadlo?
— Nikto tu nemal helikoptéru. Lepšie povedané, helikoptéry vypustil jeden z tímov, ale išlo o čisto technickú funkciu na zabezpečenie komunikácie v oblasti pátrania. Bol na nich zavesený opakovač LOR, ktorý zabezpečoval komunikáciu v okruhu 5 kilometrov.
V dôsledku toho sú tu všetky pátracie lietadlá typu lietadla. To so sebou prináša svoje problémy, pretože vzlietnutie a pristátie nie je jednoduché. Napríklad včerajšie poveternostné podmienky neumožnili tímu Nakhodka vypustiť svoj dron. Povedal by som však toto: dron, ktorý mali v prevádzke, by im nepomohol v podobe, v akej je teraz nakonfigurovaný.
„V semifinále chceli použiť dron iba na štafetu.
— Dron v Nakhodke bol vyrobený na natáčanie foto-video a varovanie. Je tam maják, termovízna kamera a farebná kamera. Aspoň tak som to od nich počul. Včera to ani nerozbalili. Bol ešte zabalený tak, ako bol doručený. Ale aj keby ho dostali, asi by ho nepoužili. Mali úplne inú taktiku – hľadali nohami.
Dnes chcú chlapi posiať les majákmi a použiť ich na hľadanie ľudí. Toto je riešenie, ktoré sa mi páči najmenej. Mám veľké pochybnosti, že potom zozbierajú tých 350 majákov, ktoré sem priviezli. Alebo ich skôr donútime zbierať, ale nie je pravda, že zbierajú všetko. Rozhodnutie prvého tímu sa mi páčilo najviac, pretože zahŕňalo úplné opustenie pozemných síl.
- Len preto? Ak si totiž naozaj zoberiete takú obrovskú plochu čo do množstva, možno by to fungovalo.
"S najväčšou pravdepodobnosťou to bude fungovať, ale nepáčila sa mi ani konfigurácia pádu, ani konfigurácia samotných majákov."
— Pre stratonautov zostala tehla.
— Stratonauti majú skvelé riešenie. Keby to robili tak, ako to chceli, tak by sa im to podarilo. Problémy však mali aj s lietajúcimi strojmi.
Majú systém poskytovania vyhľadávacích skupín. Hlavný dôraz sa kladie na mobilné pozemné sily. Sú vydávané návestidlami, vybavené komunikáciou so skupinami a komunikáciou s pozemnými návestidlami na rozmiestnenie pátracích skupín na správnych miestach a v správnych smeroch. Majú balóny s opakovačmi, ktoré zabezpečujú komunikáciu nad oblasťou. Majú pozemné stacionárne majáky, ale je ich veľmi málo a sami priznávajú, že ich vyrobili na poslednú chvíľu a toto pre nich nie je hlavná taktická jednotka – vyrobili ich kvôli testovaniu. Je ich pomerne dosť a k taktike nijako zvlášť neprispeli.
Hlavnou taktikou bolo, že každý vyhľadávač v skupine má svoj osobný tracker, ktorý je spolu s centrálou spojený do jednej informačnej siete. Jasne vidia, kto je na akom mieste. Česanie sa vykonáva v reálnom čase, smer sa upravuje.
"Všetko vyzerá, že to naozaj chcete spojiť do jedného."
- Áno, úplne tak. S Grigorijom Sergejevom sme kráčali, on sa pozrel a povedal: „Do čerta, aká super vec, takú by som si prial,“ prichádzame k ostatným, „Sakra, aká super vec, chcel by som to mať,“ prichádzame k po tretie: "Do riti, aká skvelá vec." , tam a tam by som našiel človeka."
Samostatne sú to sektorovo dobré riešenia pre určité podmienky. Ak ich skombinujete, dostanete veľmi dobrý komplex, ktorý má jediné komunikačné pole, je tu nasadenie systému na veľké vzdialenosti pomocou balónov, existuje systém sledovania a riadenia pozemných síl v reálnom čase, majáky, ktoré zasiahnu dostatočne dlhý dosah a dokážu Správne využitie a rozdelenie oblasti hľadania na sektory poskytnú človeku signál, aby k nim išiel a potom sa všetko zmení na technologickú záležitosť. Existuje letové počasie - niektoré sily sa používajú, žiadne letové počasie - iné, noc - ďalšie.
"Ale to všetko je katastrofálne drahé."
— Niektoré sú drahé, iné nie.
— Napríklad jeden dron, ktorý teraz vzlieta, pravdepodobne stojí toľko ako Boeing.
- Áno, ich cena je dosť vysoká. Musíte však pochopiť, že ak sa používa správne, ide o jednorazový nákup. Musíte si ho kúpiť raz a potom ho už len prepravovať po krajine a používať. Takáto jednorazová investícia do schopných rúk vydrží pri správnej údržbe a prevádzke pomerne dlho.
— Keď ste si prezerali prihlášky do súťaže, bolo niečo, čo sa vám páčilo, ale nedostali ste sa do finále?
— Bolo tam veľa smiešnych vecí.
— Akú najzábavnejšiu vec si pamätáš?
— Naozaj si pamätám bioradary zavesené na balóne. Smial som sa dlho.
"Je dokonca strašidelné pýtať sa, čo to je."
— Trik je v tom, že je to naozaj dobrý spôsob určovania. Bioradar je zameraný na identifikáciu biologických živých objektov na pozadí všetkého ostatného, čo sa odráža. Zvyčajne sa používajú vibrácie hrudníka a pulz. Na to sa používajú veľmi vysokofrekvenčné radary na 100 GHz, ktoré svietia na pomerne dobrú vzdialenosť a osvetľujú les do hĺbky 150 x 200 metrov.
- Prečo je to potom smiešne?
— Pretože táto vec funguje len vtedy, keď je nainštalovaná natrvalo a chceli ju zavesiť na balón. A hovoria: "Toto je stacionárny objekt." Teraz sa pozeráme na balón, neustále sa trasie a chcú naň zavesiť vec, ktorá musí byť pevne priskrutkovaná k zemi, inak bude obraz taký, že na ňom nebude vôbec nič jasné.
Veľmi vtipné boli aj lepenkové drony.
— Kartónové?
- Áno, kartónové drony. Bolo to veľmi zábavné. Lietadlo zlepené z kartónu a natreté lakom. Letel tak, ako sa Bohu páčilo. Chalani chceli, aby letel jedným smerom, no on letel hocikam, len nie správnym smerom a nakoniec havaroval, čím si ušetril bolesť.
„Lietajúci bagel, ktorý sa dá prekonfigurovať na lietajúcu klobásu“ bol veľmi zábavný – skutočný citát z aplikácie. Vonkajší oplet požiarnej hadice sa odoberie, guma sa odstráni, nafúkne sa a stane sa dlhou rúrkou, skrútenou na oboch stranách. Zviažu to dokopy a vznikne z toho lietajúca šiška, na ktorú zavesia fotoaparát. A že rožok sa dá ľahko premeniť na lietajúcu klobásu – všetci sa klobáske smiali. Prečo, prečo klobása nie je jasné, ale bolo to veľmi vtipné.
— Počul som o kockách, ktoré sú položené na zemi a čítajú vibrácie a kroky.
- Áno, skutočne, také veci boli. Musíte pochopiť, že vec je v skutočnosti celkom funkčná. Viem o niekoľkých komerčných produktoch, ktoré to robia. Ide o bezpečnostne ladený seizmograf pre obvodové bezpečnostné systémy. Ale táto vec sa používa výlučne pre kritickú infraštruktúru a vojenské zariadenia. Viem, že čerpacie stanice plynu majú trojúrovňový systém kontroly prístupu, z ktorých prvý je seizmograf.
— Znie to sľubne. Prečo nie potom?
„Faktom je, že jedna vec je chrániť uzavretý obvod zariadenia kritickej infraštruktúry s malou rozlohou a druhá vec je zasiať celý les týmito seizmografmi. Ich dosah je veľmi krátky a najdôležitejšie je, že len ťažko rozoznáte medzi behajúcim diviakom, behajúcim mužom a behajúcim medveďom. Teoreticky je to možné, samozrejme, ak správne zapnete hardvér, ale to značne komplikuje techniku, zdá sa mi, že existujú oveľa jednoduchšie metódy.
Každému odporučili ísť do štvrťfinále, každému odporučili, aby si to vyskúšal. Tí, ktorých tu vidíme, sú tí, ktorým sa skutočne podarilo nájsť ľudí. Všetci ostatní ľudia sa nenašli, takže súťaž, zdá sa mi, je celkom objektívna. Môžete napríklad dôverovať názorom odborníkov, nemôžete im dôverovať, ale faktom zostáva - našli to alebo nenašli.
Zdroj: hab.com