Претражите 314 км² за 10 сати - последња битка претраживача против шуме

Замислите проблем: двоје људи је нестало у шуми. Један од њих је још увек покретан, други лежи на месту и не може да се креће. Познато је место где су последњи пут виђени. Радијус претраге око њега је 10 километара. То резултира површином од 314 км2. Имате десет сати за претрагу користећи најновију технологију.

Када сам први пут чуо ово стање, помислио сам: „пффт, чекај моје пиво. Али онда сам видео како се напредна решења спотичу о свему што је могуће и немогуће узети у обзир. У лето сам писао, како је око 20 инжењерских тимова покушало десет пута једноставније да реши проблем, али је то урадило до границе својих могућности, а само четири тима су успела. Испоставило се да је шума територија скривених замки, где су модерне технологије немоћне.

Тада је било тек полуфинале такмичења Одисеја, које је организовала добротворна фондација Система, чији је циљ био да се осмисли како да се осавремени потрага за несталима у дивљини. Почетком октобра одржано је њено финале у Вологдској области. Четири екипе су се суочиле са истим задатком. Отишао сам на сајт да посматрам један од такмичарских дана. И овог пута сам се возио са мишљу да је проблем нерешив. Али никада нисам очекивао да ћу видети Прави детектив за љубитеље електронике „уради сам“.

Ове године је рано падао снег, али ако живите у Москви и будите се касно, можда га нећете видети. Оно што се не топи само од себе, радници ће сто посто растурити. Вреди возити седам сати од Москве возом и још пар сати аутом - и видећете да је зима заправо одавно почела.

Финале је одржано у Сјамженском округу у близини Вологде. У близини шуме и села од три и по куће, организатори Одисеје су поставили пољски штаб - велике беле шаторе са топлотним пушкама унутра. Три екипе су већ обавиле претресе претходних дана. Нико није причао о резултатима, они су били под НДА. Али по изразима њихових лица, чинило се да то никоме није успело.

Док се последња екипа припремала за тест, преостали учесници су на улици изложили своју опрему за лепе снимке локалне телевизије, показујући и објашњавајући како то функционише. Тим Находке из Јакутије толико је гласно звецкао светионицима да су новинари који су интервјуисали морали да застану.

Тест су полагали дан раније и били су изложени најгорем могућем времену. Снег и удари ветра спречили су чак и лансирање дрона. Многи фарови нису могли да буду постављени јер се покварио транспорт. А када је један од уређаја коначно прорадио, испоставило се да је ветар оборио дрво и згњечио дугме. Ипак, екипу се посматра са радозналошћу јер су најискуснији трагачи.

— Цела моја екипа су ловци. Дуго су чекали први снег. Видеће трагове било које животиње, као да ће је сустићи. Морао сам да их обуздам као псе чуваре“, каже Николај Находкин.

Чешљајући шуму пешице, вероватно су могли да нађу траг особе, али се не би рачунали као таква победа - ово је технолошко такмичење. Стога су се ослањали само на своје звучне светионике са моћним, продорним звуком.

Заиста јединствен уређај. Јасно је да су га направили људи са великим искуством. Технички је врло једноставно – то је обичан пнеуматски вах са ЛоРаВАН модулом и на њему распоређеном МЕСХ мрежом. Чује се на километар и по у шуми. За многе друге овај ефекат се не дешава, иако је ниво јачине звука приближно исти за све. Али права фреквенција и конфигурација дају такве резултате. Лично сам снимио звук на удаљености од око 1200 метара са веома добрим разумевањем да је то заиста звук сигнала.

Они изгледају технолошки најмање напредни, а истовремено имају најједноставније, најпоузданије и веома ефикасно решење, рецимо, али са својим ограничењима. Овим уређајима не можемо да пронађемо особу која је без свести, односно ови производи су применљиви само у веома уском спектру ситуација.

• Никита Калиновски, технички стручњак такмичења

Последњи од четири тима који су радили на наш дан био је ММС Ресцуе. То су обични момци, програмери, инжењери, инжењери електронике који никада раније нису радили истраживања.

Њихова идеја је била да уз помоћ неколико дронова типа авиона разбацују сто-два мала звучна фара по шуми. Повезују се у једну мрежу, где је свака јединица репетитор радио сигнала, и почињу да праве гласан звук. Изгубљена особа то мора чути, пронаћи, притиснути дугме и тако пренети сигнал о својој локацији.

У овом тренутку дронови снимају фотографије. Јесења шума је скоро провидна током дана, па се екипа надала да ће на фотографији уочити особу која лежи. У бази су имали обучену неуронску мрежу кроз коју су пуштали све слике.

У полуфиналу, ММС Ресцуе је расуо светионике са конвенционалним квадрокоптерима - ово је било довољно за четири квадратна километра. За покривање 314 км2 потребна вам је армија хеликоптера и, вероватно, неколико лансирних тачака. Због тога су се у финалу удружили са другим тимом који је претходно испао из такмичења и користио свој авион Албатрос.

Почетак претреса заказан је за 10 часова. Пред њим је била страшна врева у логору. Новинари и гости су шетали, учесници су носили опрему за технички преглед. Њихова тактика да засијају шуму светионицима престала је да делује као претеривање када су донели и истоварили све светионике - њих скоро пет стотина.

— Сваки је заснован на Ардуину, што је чудно. Наш програмер Борис направио је невероватан програм који контролише све прикључке, каже Максим, члан ММС Ресцуе-а, „Имамо ЛоРа, плочу сопственог дизајна са прикључцима, мосфетима, стабилизаторима, ГПС модулом, пуњивом батеријом и 12 В сирена.

Сваки светионик кошта око 3 хиљаде, упркос чињеници да су момци имали сваку рубљу на рачуну. Било је само два месеца за развој и производњу. За већину чланова тима, ММС Ресцуе пројекат није њихова главна активност. Стога су се враћали са посла и припремали се до касно у ноћ. Када су делови стигли, сами су ручно склопили и залемили сву опрему. Али технички стручњак такмичења није био импресиониран:

„Најмање ми се свиђа њихова одлука. Веома сумњам да ће онда сакупити три стотине светионика које су овде донели. Тачније како - натераћемо их да се окупе, али није чињеница да ће то успети. Сама претрага ће највероватније функционисати ако је засијана са таквом количином, али ми се није допала ни конфигурација пада ни конфигурација самих светионика.

— Беацон технологија смањује број пређених километара стопама. Светионици који ће сада бити расути предлажу даље пешачење кроз шуму ради прикупљања. И ово ће бити растојање које не смањује количину људског рада. Односно, сама технологија је у реду, али можда треба да смислимо тактику како да је распршимо да би касније било лакше прикупити, каже Георгиј Сергејев из Лиза Алерт.

Двеста метара од кампа екипа дронова је поставила лансирну рампу. Пет авиона. Сваки од њих полеће праћком, носи четири фара на броду, разбацује их за око 15 минута, враћа се и слеће помоћу падобрана.

Нестали ловци

Након што је претрес почео, логор је почео да се празни. Новинари су отишли, организатори су се разишли по шаторима. Одлучио сам да останем цео дан и гледам како ће тим радити. Неки од учесника су и даље били укључени у праћење дронова, док су други ушли у аутомобил и возили се кроз шуму како би ручно поставили светионике дуж путева. Максим је остао у логору да прати како се мрежа одвија и прима сигнале од фарова. Рекао ми је више о овом пројекту.

„Сада гледамо како се развија мрежа фарова, видимо светионике који су се појавили у мрежи, шта им се десило када смо их први пут видели, а шта се сада дешава, видимо њихове координате. Табела је попуњена подацима.

— Да ли седимо и чекамо знак?
— Грубо речено, да. Никада раније нисмо распршили 300 фарова. Зато гледам како могу да користим њихове податке.

- На основу чега их растурате?
„Имамо програм који анализира терен и израчунава где да се испусте фарови. Она има своја правила - па гледа у шуму и види стазу. Прво ће понудити да баци светионике дуж њега, а затим ће отићи у шуму, јер што је дубље, то је мање вероватно да је особа тамо. Ово је пракса коју изражавају спасилачки тимови и људи који су се изгубили. Недавно сам прочитао да је нестали дечак пронађен 800 метара од његове куће. 800 метара није 10 км.

Стога прво гледамо што је ближе могуће зони вероватног уласка. Ако је особа стигла тамо, онда је највероватније још увек тамо. Ако не, онда ћемо све више ширити границу претраге. Систем једноставно расте око вероватне тачке људског присуства.

Показало се да је ова тактика супротна оној коју користе искусни претраживачи из Находке. Напротив, израчунали су максималну удаљеност коју особа може да пређе од улазне тачке, поставили су светионике око периметра, а затим затворили прстен, смањујући радијус претраге. Истовремено, светионици су постављени тако да особа не може напустити прстен, а да их не чује.

— Шта сте посебно развили за финале?
- Код нас се много тога променило. Извршили смо много тестова, мерили различите антене у шумским условима и измерили даљину преноса сигнала. У претходним тестовима имали смо три фара. Носили смо их пешке и на малој удаљености причврстили за стабла дрвећа. Сада је тело прилагођено за спуштање са дрона.

Пада са висине од 80–100 метара при брзини лета дронова од 80–100 км/х, плус ветар. У почетку смо планирали да направимо облик тела у облику цилиндра са крилом који вири. Желели су да центар гравитације у виду батерија поставе у доњи део тела, а антена би се аутоматски подигла како би се постигла добра комуникација између фарова у шумским условима.

- Али они то нису урадили?
— Да, јер је крило у које смо убацили антену у великој мери ометало авион. Стога смо дошли до облика цигле. Осим тога, покушали су да реше питање напајања, јер је сваки елемент тежак, потребно је угурати минималну масу у мало кућиште уз очување максималне количине енергије како светионик не би угасио за сат времена.

Софтвер је побољшан. 300 фарова у једној мрежи може да прекида један другог, па смо направили размаке. Ту је велики сложен задатак.
Неопходно је да наше сирене од 12 В вриште како треба, да би систем живео бар 10 сати, да се Ардуино не би поново покренуо када се ЛоРа укључи, да нема сметњи од високотонца, јер постоји уређај за појачавање који даје 40 В од 12.

- Шта да радим са лажљивом особом?
— Нажалост, нико није дао поуздан одговор на ово питање. Изгледало би мудрије тражити са псима по мирису дуж обореног дрвећа. Али испоставило се да пси налазе много мање људи. Ако изгубљена особа лежи негде у олуји, теоретски се може фотографисати и препознати са дрона. Са таквим системом летимо два авиона, прикупљамо податке у ваздуху и анализирамо их у бази.

— Како ћете анализирати фотографије? Видите све својим очима?
- Не, имамо обучену неуронску мрежу.

- На шта?
- На основу података које смо сами прикупили.

Када је полуфинале прошло, стручњаци су рекли да је потребно још много посла да се пронађу људи користећи анализу фотографија. Идеална опција је да дрон анализира слике у реалном времену на броду користећи неуронску мрежу обучену на огромној количини података. У стварности, тимови су морали да потроше доста времена на учитавање снимка на рачунар, а још више времена да га прегледају, јер нико у то време није имао заиста функционално решење.

— Неуронске мреже се сада користе на неким местима, а распоређене су и на персоналним рачунарима, на Нвидиа Јетсон плочама и на самим авионима. Али све је то тако грубо, тако недовољно проучено, каже Никита Калиновски, – као што је пракса показала, употреба линеарних алгоритама у овим условима радила је много ефикасније од неуронских мрежа. То јест, идентификација особе по тачки на слици са термовизира помоћу линеарних алгоритама заснованих на облику објекта дала је много већи ефекат. Неуронска мрежа није пронашла практично ништа.

— Зато што није било чему да се учи?
— Тврдили су да су предавали, али су резултати били крајње контроверзни. Чак ни спорне – скоро да их није било. Постоји сумња да су или погрешно учени или погрешно учени. Ако се неуронске мреже правилно примењују под овим условима, онда ће највероватније дати добре резултате, али морате разумети целу методологију претраживања.

— Недавно смо покренули прича са Беелине неуроном, каже Григориј Сергејев, „Док сам био овде на такмичењу, ова ствар је пронашла особу у региону Калуге. То јест, овде је права примена савремених технологија, заиста је корисна за претраживање. Али веома је важно имати медијум који дуго лети и који вам омогућава да избегнете замућење ваших фотографија, посебно у зору и залазак сунца, када у шуми практично нема светлости, али се ипак нешто види. Ако оптика дозвољава, ово је јако добра прича. Осим тога, сви експериментишу са термовизијским камерама. У принципу, тренд је исправан и идеја је исправна - питање цене је увек забрињавајуће.

Три дана раније, првог дана финала, потрагу је обавила екипа Вершина, можда технолошки најнапреднија од финалиста. Док су се сви ослањали на звучне сигнале, главно оружје овог тима био је термовизир. Проналажење тржишног модела који може да произведе барем неке резултате, усавршавање и прилагођавање - све је то била посебна авантура. На крају је нешто испало и чуо сам одушевљено шапутање о томе како су у шуми пронађени дабар и неколико лосова са термовизиром.

Веома ми се допало решење ове екипе управо у идеолошком смислу – момци траже техничким средствима без ангажовања копнених снага. Имали су термовизир плус тробојну камеру. Тражили су само флајерима, али су нашли људе. Нећу рећи да ли су нашли онога који им је био потребан или не, али нашли су и људе и животиње. Упоредили смо координате објекта на термовизиру и објекта на тробојној камери и утврдили да је то управо са две слике.

Имам питања у вези имплементације – синхронизација термовизира и камере је обављена неопрезно. У идеалном случају, систем би функционисао ако би имао стерео пар: једну монохроматску камеру, једну тробојну камеру, термовизир, и сви раде у једном временском систему. Ово овде није био случај. Камера је радила у једном систему, термовизир у посебном, и због тога су наишли на артефакте. А да је брзина летача била мало већа, то би већ дало веома јака изобличења.

• Никита Калиновски, технички стручњак такмичења

Григориј Сергејев је најкатегоричније говорио о термовизирима. Када сам га у лето питао за мишљење о томе, рекао је да су термовизије само фантазија, а за десет година потрага никада није нашла да их неко користи.

— Данас видим пад цена и појаву кинеских модела. Али иако је и даље дивље скупо, испуштање такве ствари је двоструко болније од самог дрона. Термовизир који може да прикаже нешто пристојно кошта више од 600 хиљада. Други Мавиц кошта око 120. Штавише, дрон већ може нешто да покаже, али термовизир захтева специфичне услове. Ако за један термовизир можемо да купимо шест Мавиц-а без термовизира, наравно да ћемо деловати као Мавиц-ови. Нема смисла маштати да ћемо некога наћи под крунама – нећемо никога, круне нису провидне за стакленик.

Док смо о свему томе разговарали, у логору није било много активности. Беспилотне летелице су полетеле и слетеле, негде у даљини шума је била обрасла фаровима, али од њих нису примљени сигнали, иако је пола предвиђеног времена већ прошло.

У шестом сату приметио сам да су момци почели активно да разговарају на воки-токијима, Максим је сео за компјутер, веома узнемирен и озбиљан. Трудила сам се да не сметам питањима, али после неколико минута ми је пришао и тихо опсовао. Дошао је сигнал са светионика. Али не од једног, већ од неколико одједном. После неког времена, СОС сигнал огласило је више од половине јединица.

У таквој ситуацији, помислио бих да су то проблеми са софтвером - иста механичка грешка не може се појавити истовремено на толиком броју уређаја.

— Урадили смо тестове две стотине пута. Није било проблема. То не може бити софтвер.

После неколико сати база података је попуњена лажним сигналима и гомилом непотребних података. Ако је бар један од светионика био активиран када се притисне, Макс није имао појма како да га одреди. Међутим, сео је и почео ручно да пролази кроз све што је долазило од уређаја.

Теоретски, заиста изгубљена особа могла би да пронађе светионик, понесе га са собом и настави даље. Тада би, можда, момци открили кретање на једној од јединица. Како ће се понашати статиста који приказује изгубљену особу? Хоће ли и он то узети или отићи у базу без уређаја?

Око шест сати момци који су радили на дрону дотрчали су у штаб. Преузели су фотографије и на једној од њих пронашли врло јасне трагове особе.

Трагови су се провлачили у танкој линији између дрвећа и били су сакривени изван фотографије. Момци су погледали координате, упоредили фотографију са мапом и видели да се налази на самој ивици њихове зоне лета. Трагови иду на север, тамо где дрон није летео. Фотографија је снимљена пре више од пет сати. Неко је на радију питао колико је сати. Одговорили су му: „Сада је време нашег бекства“.

Макс је наставио да копа по бази података и открио да су сви фарови почели да пискају у исто време. Имали су уграђено нешто попут одложене активације. Да би се спречило да дугме ради током лета и пада, деактивирано је током испоруке. Односно, светионик је требало да оживи и почне да прави звукове пола сата након поласка. Али упоредо са активацијом, за све се укључио и СОС сигнал.

Момци су извадили неколико светионика које нису имали времена да пошаљу, раставили су их и почели да прегледају сву електронику, покушавајући да пронађу шта је могло да пође по злу. И много тога би могло поћи наопако. Када је електроника тестирана, још није била упакована у кућиште које би могло да издржи ресетовање. Решење је пронађено прилично касно, па је неколико стотина светионика у последњем тренутку ручно састављено.

У то време, Макс је ручно пролазио кроз све поруке са светионика у бази података. До краја потраге остао је један сат.

Сви су били нервозни, и ја. Коначно, Макс је изашао из шатора и рекао:

— Напишите тамо у свом чланку да никада не заборавите да прегледате.

Након што су раставили неколико светионика, момци су се навукли на теорију. Пошто се кућиште за фарове појавило веома касно, сва електроника је морала бити упакована компактније него што је планирано. А због чињенице да је време истицало, момци нису имали времена да штите жице.

Неколико минута касније, база података је пронашла сигнал са уређаја који је радио много касније од осталих. Овај фар није допремљен у шуму дроном, момци су га сами донели и везали за дрво поред једног од путева. Сигнал је стигао од њега у пола три, а сада је сат већ био пола девет. Ако је дугме заиста притиснуо статиста, онда због буке сигнал са њега није могао да се препозна неколико сати.

Ипак, момци су се охрабрили, брзо записали координате светионика и време активирања и одмах потрчали да сниме налаз.

Било је много тога у игри, а технички стручњаци су били скептични према проналаску. Како је могао постојати један који заправо ради међу гомилом покварених светионика? Момци су журно покушавали да објасне.

- Хајдемо корак уназад. Да ли је замена кућишта изазвала престанак рада ваших сигнала након пада?
- Не сигурно на тај начин.

— Да ли је повезано са трупом?
— То је због чињенице да је СОС дугме радило пре тренутка када је требало да ради.

— Да ли се активирао када је пао?
- Не када паднете, већ када се угаси звучни сигнал. Звучни сигнал је дао пик-пеак, 12 В је претворено у 40 В, жици је дато подизање, а наш контролор је мислио да је дугме притиснуто. Ово је још увек спекулација, али веома слична истини.

- Веома чудно. Она не може дати такве савете. Веома сумњам у то. Разлог за лажне позитивне резултате са становишта дизајна кола?
"Сада ћу објаснити, једноставно је." Раније је тело било шире и растојање између елемената је било веће. У овом тренутку, неке жице, укључујући и жицу од дугмета, пролазе одмах поред ове ствари.

- Да ли је ово трансформатор?
- Да. И не само са њим. Повећава се за 40 В, ово је повећање. У близини се налази и антена од 1 В. Током преноса добијамо одређену поруку и она одмах прелази у СОС стање.

— Како је ваше дугме везано за проценат?
— Само су га окачили на ГПИО, са затегнутим дном.

— Окачили сте дугме директно на порт, повукли га надоле и сваки сигнал који прође кроз њега одмах искочи, зар не?
- Па испада овако.

- Онда изгледа истина.
„Такође сам већ схватио да је требало погрешно да повучем.

— Јесте ли покушали да умотате жице фолијом?
- Покушали смо. Имамо неколико таквих светионика.

- Добро, видели сте да када сигнали иду кроз зујалицу, а када сигнал иде кроз антену, ви...
- Не сигурно на тај начин. Не када се огласи зујалица, већ када дође време да се активира светионик. Дугме је одсечено да случајно не притисне грану или нешто друго када лети авионом. Постоји одређено временско кашњење. Када дође време да се укључи, да се активира дугме, цео светионик се укључује, као да су му искључили струју. Без кашњења, ништа, сви елементи су почели да се дижу и одмах раде, и у том тренутку се активира дугме.

- Зашто онда сви не раде тако?
- Зато што је дошло до грешке.

- Онда следеће питање. Колико је производа имало лажне аларме? Више од половине?
- Више.

— Како сте издвојили једну од њих коју сте доставили као координате нестале особе?
„Наш капитен је довезао аутомобил до највероватније области и ручно расподелио светионике. Узео је кутију која је садржала посебну серију светионика и заправо распоредио оне светионике који нису имали такву грешку. Анализирали смо податке које смо прикупили, изоловали све оне који нису почели да вичу СОС у време када је требало да се активира и отишли ​​до фара који је почео да виче СОС много касније од 30 минута.

— Да ли признајете да у почетку није било лажно позитивних, а онда би се могло појавити?
— Па, знате, стајао је више од 70 минута од тренутка када је светионик оживео. Анализирали смо координате - ово није далеко од места где се, према легенди, појавила особа.

Пола сата пре краја потраге екипа је коначно добила координате нестале особе. Изгледало је као право чудо. У шуми је планина светионика, више од половине их је покварено. Још горе, половина фарова из серије који су постављени ручно се такође покварила. А на површини од 314 квадратних километара, посутој поломљеним светионицима, статисти су затекли радника.

Само сам требао ово да проверим. Али тим је отишао да прослави могућу победу и после једанаест сати на хладноћи могао сам мирно да напустим камп.

21. октобра, отприлике недељу дана након теста, добио сам саопштење за јавност.

На основу резултата завршних испитивања пројекта Одисеја, усмереног на развој технологија за ефикасно тражење несталих људи у шуми, интегрисани систем радио фарова и беспилотних летелица тима Стратонаутс је препознат као најбоље технолошко решење. Сва дешавања представљена у финалу су завршена коришћењем средстава из грант фонда Система у износу од 30 милиона рубаља.

Поред Стратонаута, још два тима су препозната као перспективна - „Находка“ из Јакутије и „Вершина“ са својим термовизиром. „До пролећа 2020. године, тимови ће заједно са спасилачким тимовима наставити да тестирају своја техничка решења, учествујући у операцијама потраге у Московској, Лењинградској области и Јакутији. То ће им омогућити да усаврше своја решења за специфичне задатке претраге“, пишу организатори.

ММС Ресцуе није поменут у саопштењу за јавност. Координате које су пренели испоставило се да су нетачне - екстра није пронашао овај светионик и није ништа притиснуо. Ипак, то је био још један лажно позитиван. А пошто идеја о континуираној сетви шуме није наишла на одговор стручњака, од ње се одустало.

Али ни Стратонаути нису успели да се изборе са задатком у финалу. Били су најбољи и у полуфиналу. Затим, на површини од 4 квадратна километра, тим је пронашао особу за само 45 минута. Ипак, стручњаци су препознали њихов технолошки комплекс као најбољи.

Можда зато што је њихово решење златна средина између свих осталих. Ово је балон за комуникацију, дронови за снимање, звучни сигнали и систем који прати све трагаче и све елементе у реалном времену. И као минимум, овај систем се може узети и опремити правим тимовима за претрагу.

„Трагање данас је још увек камено доба са ретким избијањем нечег новог“, каже Георгиј Сергејев, „осим ако не идемо са обичним, већ са ЛЕД лампама. Још нисмо у тој фази када шумом шетају човјечуљци из Бостон Дајнамикса, а ми се пушимо на ивици шуме и чекамо да нам донесу несталу баку. Али ако се не крећете у овом правцу, ако не покренете сву научну мисао, ништа се неће догодити. Морамо да узбуђујемо заједницу – потребни су нам мислећи људи.

• Комплетан интервју са техничким експертом такмичења Никитом Калиновски
• Прича о полуфиналу такмичења Одисеја
• Извештај са конференције за штампу Беелине-а и Лизе Алерт посвећене покретању претраживачке неуронске мреже

Извор: ввв.хабр.цом