Ingenjörer räddar människor som har försvunnit i skogen, men skogen vägrar fortfarande att ge med sig

Varje år söker räddningspersonal efter tiotusentals personer som försvunnit under vilda förhållanden. Från städerna verkar vår tekniska kraft så enorm att den kan klara av vilken uppgift som helst. Tydligen, ta ett dussin drönare, sätt en kamera och en värmekamera på varje, koppla på en neuronnätverk och allt — hittar vem som helst på 15 minuter. Men så enkelt är det inte.

Trots detta har tekniken många begränsningar, och räddningsteam genomsöker enorma områden med hundratals volontärer.

Förra året startade välgörenhetsfonden "Systema" projektet "Odysseus" för att hitta nya teknologier för att söka efter människor. Hundratals ingenjörer och konstruktörer deltog i det. Men även tekniskt skickliga och erfarna personer hade ibland ingen aning om hur ogenomtränglig skogen är för teknologier.

År 2013 försvann två små flickor – Alina Ivanova och Ayana Vinokurova i byn Sinsk i Jakutien. En enorm kraft lades på deras sökande: hundratals volontärer, räddningsgrupper, dykare, drönare med värmekameror. Filmningar från helikoptern lades ut för allmänheten så att alla kunde se inspelningarna på internet. Men det räckte inte. Vad som hände med flickorna är fortfarande okänt.

Jakutien är enormt. Om det vore en stat skulle det vara bland de tio största i yta. Men på detta gigantiska område bor färre än en miljon människor. I en så vidsträckt, öde tajga arbetade Nikolai Nakhodkin i 12 år inom Jakutiens räddningstjänst, varav 9 som ledare. När förhållandena är tuffa och resurserna få, måste man hitta på nya sätt att söka efter människor. Och som Nikolai säger, idéer kommer inte från en lätt livssituation.

Nikolai Nakhodkin

Sedan 2010 använder Jakutiens räddningstjänst drönare. Detta är en separat organisation från den ryska nödtjänsten, finansierad av republiken själv. Här finns inte sådana strikta regler för utrustning, så drönare började användas av den ryska nödtjänsten betydligt senare. Dessutom finns det en forskargrupp inom tjänsten där ingenjörer med intresse utvecklar tillämpad teknik för räddare.

De befintliga metoderna för sökningar som finns hos räddningstjänsten, hos nödtjänster och i olika myndigheter har inte förändrats sedan 30-talet. En spejare följer spåren, hunden hjälper till att inte gå vilse”, berättar Alexander Aitov, som var ledare för forskargruppen. “Om en person inte hittas, så mobiliseras hela byar i Jakutien, två, tre. Alla förenas och genomsöker skogarna. För att hitta en levande person är varje timme viktig, och tiden går väldigt snabbt. Den är alltid för lite. När tragedin inträffade i Sinsk var det många människor och mycket utrustning involverade, men utan resultat. Liknande situationer förekommer i sökningar i öde taigan. För att på något sätt ändra detta kom idén att inte betrakta den försvunna personen som en passiv länk, utan att utnyttja deras egen vilja att räddas och aktiva livslust.

Ingenjörsrescue-teamet beslutade att utveckla ljud- och ljusfyrar — ganska stora men lätta enheter som avger högt ljud och lyser under lång tid, vilket drar till sig uppmärksamhet både dag och natt. En försvunnen person som kommer till dem hittar vatten, kex och tändstickor — samt en instruktion om att sitta stilla och vänta på räddare.

Sådana fyrar placeras tre kilometer ifrån varandra och omger det ungefärliga sökområdet för den försvunna. De avger ett lågt ljud, som en motor som rungar — eftersom högre frekvenser sprids mycket sämre i skogen. Ofta har de räddade trott att de går mot ljudet av en väg eller en turistgrupp som förbereder sig för avfärd.

Fyrarna var otroligt enkla. Forskningsgruppen hade redan tidigare implementerat elementära men geniala lösningar.

”Till exempel har de utvecklat en flytande dräkt för räddare. Byxorna och jackan ser ut som vanlig arbetsoverall, men i vattnet hjälper de personen att flyta. Om man pratar helt pragmatiskt är dräkten dubbel-lagers. Inuti är granulat av polyuretan inbäddade. Det finns en utveckling för dykare vid låg temperatur. När tryckluft expanderar i kylan täcks ventilerna av is, och personen kvävs. Flera institut kunde inte lista ut vad de skulle göra med detta - de utvecklade speciella material, gjorde elektrisk uppvärmning, implementerade olika moderna angreppssätt.

Våra killar löste problemet för 500 rubel. Den kalla luften som kommer från tanken (och går ner under vatten även vid -57) passerade genom en spiral, som ledde genom en kinesisk termos. Luften värms upp, människor går ner under vatten och kan arbeta där.

Men fyrarna var för enkla, det saknades många användbara funktioner. Under sökningsoperationer var räddningsarbetaren tvungen att springa långa sträckor regelbundet för att kontrollera varje fyr. Om det fanns tio fyrar, måste räddningsarbetaren gå 30 km genom taigan var tredje till fjärde timme.

År 2018 startade välgörenhetsfonden "Systema" projektet "Odissén" — en tävling för lag som med hjälp av ny teknologi ska försöka hitta senaste sätten att rädda saknade personer i naturen. Nikolaj Nakhodkin och Aleksandr Aitov med vänner bestämde sig för att delta — de kallade sitt lag "Nakhodka" och tog med sig sin enklaste anordning för att förbättra den i tävling med andra.

Enligt inrikesministeriet försvann nästan 84 000 personer i Ryssland under 2017, och hälften av dem blev aldrig funna. Varje försvunnen person letades det efter av i genomsnitt hundra personer. Därför blev uppdraget för tävlingen "Odissén" att "skapa teknologier som kan hjälpa till att hitta saknade personer i skogen utan kommunikationsmedel. Det kan vara apparater, sensorer, drönare, nya kommunikationsmedel och allt som din fantasi kan föreställa sig."

"Bland de mindre uppenbara lösningarna – eller fantasifulla – kan man nämna en luftskepp utrustad med ett biolokalisationssystem. Men laget hade ingen prototyp och begränsade sig bara till att presentera sin idé", berättar tävlingsexperten Maxim Chizhov.

Ett annat lag beslutade att använda en seismometer — en apparat som kan känna igen mänskliga steg bland vibrationerna på marken och visa riktningen varifrån de kommer. Med hjälp av prototypen lyckades de till och med hitta en statist som spelade "den förlorade" (som de deltagande kärleksfullt kallade dem), men laget gick inte långt i tävlingen.

I juni 2019, efter flera testförsök i skogarna i Leningrad, Moskva och Kaluga, gick 19 av de bästa lagen vidare till semifinal. Deras uppgift var att inom två timmar på ett område av 4 kvadratkilometer hitta två statister. Den ena rörde sig genom skogen, den andra låg stilla. Varje lag hade två försök att hitta personen.

Bland semifinalisterna ville ett lag skapa en svärm av drönare som skulle flyga under trädens kronor, styrda av artificiell intelligens, som skulle bestämma riktningen, kringgå stammar och undvika grenar och kvistar. Genom att använda AI skulle den analysera den omgivande miljön och identifiera en människa.

Men denna lösning är fortfarande lång väg från att vara fungerande. Jag tror det kommer ta ungefär ett år innan det fungerar ens under testförhållanden”, berättar Maxim Chizhov.

Nästan framgångsrika var laget "ALB-sökning". De hade en högtalare ombord, som var kopplad till radion, en mikrofon som kunde lyssna på den omgivande miljön, en kamera och en dator med AI och ett tränat neuralt nätverk som behandlade bilder från kameran i realtid, där en människa kunde synas.

"Operatören skulle kunna analysera inte tusentals bilder, vilket är fysiskt omöjligt, utan tiotals eller till och med några få, och sedan fatta beslut: ändra drönarens rutt, behövs en extra drönare för spaning, eller skicka sökgruppen direkt."

Men de flesta lagen stötte på liknande problem - teknologierna var inte anpassade till förhållandena i en verklig skog.

Datorseende, som många litade på, fungerade under tester i parker och öppna skogar - men visade sig vara värdelöst i tät skog.

Termiska kameror, som ungefär en tredjedel av lagen hoppades på, var också ineffektiva. På sommaren - när flest människor försvinner - värms löven upp så att de förvandlas till en stor varm fläck. Det är lättare att söka under ett kort intervall på natten, men det finns fortfarande många varma fläckar - uppvärmda stubbar, djur och mycket annat. En kamera skulle kunna hjälpa till att verifiera misstänkta platser, men på natten är den knappt till hjälp.

Dessutom har det visat sig vara svårt att få tag i termiska kameror. "Tyvärr, på grund av de begränsningar som EU och andra länder har ålagt oss, är bra termiska kameror inte tillgängliga i Ryssland," berättade Alexey Grichaev från teamet "Vershina", som just litade på denna teknik.

"De termiska kameror som finns på marknaden har digital utgång med en frekvens på 5-6 bilder per sekund och en extra analog videoutgång med hög bildfrekvens men låg bildkvalitet. Till slut hittade vi en mycket bra kinesisk termisk kamera. Man kan säga att vi hade tur - den fanns bara en i Moskva. Men den visade bilden på en liten skärm där inget var synligt.

De flesta team använde just videoutgången. Vårt team kunde styra modellen och få ett kvalitativt digitalt bildmaterial med 30 bilder per sekund. Det blev en termisk kamera av mycket hög kvalitet. Bättre, kanske, bara militära modeller."

Men även dessa problem är bara början. Under den korta tid som dronen flög över sökområdet samlade kamerorna och de termiska kamerorna in tiotusentals bilder. Att överföra dem i farten var omöjligt - det fanns varken internet eller mobiltelefoninät över skogen. Därför återvände dronen till utgångspunkten, och inspelningarna laddades ner från dess bärande enheter, vilket tog minst en halvtimme, och resultatet var så mycket material att det fysiskt inte gick att granska på flera timmar. I denna situation använde teamet "Vershina" en speciell algoritm som isolerade bilder där termiska anomalier upptäcktes. Det kortade ner bearbetningstiden.

"Vi såg att inte alla team som kom till kvalificeringsproven förstod vad en skog var. Att radiosignalen sprider sig annorlunda i skogen och försvinner ganska snabbt," meddelade Maxim Chizhov på presskonferensen. "Vi såg också förvåningen hos teamen när kontakten försvann redan på en och en halv kilometers avstånd från startpunkten. För vissa var det en överraskning att det inte fanns något internet över skogen. Men så är verkligheten. Det är den skogen där människor går vilse."

Teknologin baserad på ljus- och ljudstolpar har visat sig vara mycket effektiv. Fyra team kom till finalen, tre av dem förlitade sig just på denna lösning. Bland dem finns "Nahodka" från Jakutien.

«När vi såg dessa förorts-djungler insåg vi genast - det finns ingenting för drönare att göra där. Varje verktyg behövs för sin uppgift, och de är bra för att undersöka stora öppna ytor», säger Alexander Aitov.

Till semifinalen var det bara tre personer i laget som gick genom skogen till fots och placerade ut bojar i sökområdet. Och medan många löste tekniska problem, arbetade Nakhodka som räddare. «Man måste inte använda en jordbrukpsykologi, när man bara täcker ett område. Man måste bete sig som en räddare, sätta sig själv i den försvunna personens situation, titta på vilket ungefärligt håll de kan gå, vilka stigar de kan ta».

Men och bojarna från «Nakhodka» var inte längre så enkla som för några år sedan i Jakutien. Med hjälp av stipendier från «Systema» utvecklade ingenjörerna i laget en teknik för radiokommunikation. Nu, när man hittar en boj, trycker personen på en knapp, och räddarna får direkt en signal och vet exakt vilken boj den försvunna kommer att vänta vid. Dronen behövs inte för att söka, utan för att lyfta en radiosignal retransmitter i luften och öka räckvidden för aktiveringssignalen från bojarnas signaler.

Ytterligare två team har utvecklat hela sökkomplex baserat på ljudbojar. Till exempel, teamet MMS Rescue har skapat ett nätverk av portabla bojar, där varje boj fungerar som en retransmitter, vilket möjliggör överföring av aktiveringssignalen även i avsaknad av direkt radiokommunikation med räddningscentralen.

«Vi är en grupp entusiaster som tagit oss an en sådan uppgift för första gången», säger de. «Vi har sysslat med andra områden - teknik, IT, vi har specialister från rymdområdet. Vi samlades, brainstormade och beslutade att göra en sådan lösning. Huvudkriterierna var låg kostnad och enkelhet i användningen. Så att människor utan utbildning kan ta och använda dem».

Ett annat team – «Stratonauts» – lyckades med en liknande lösning att hitta statist snabbare än alla andra. De utvecklade en speciell app som spårade både drönarens position och bojarna samt positionen för alla räddare. Drönaren, som levererade bojarna, fungerade också som retransmitter för hela systemet, så att signalen från bojarna inte tappades bort i skogen.

«Det var inte lätt. En av dagarna blev vi ordentligt blöta. Två av våra personer gick in i skogen genom snårig terräng, och de insåg att detta inte var något picknickäventyr. Men trötta och nöjda återvände de — vi lyckades ändå hitta personen i båda försöken på endast 45 minuter,» berättar Stanislav Yurchenko från «Stratonauts».

«Vi har med hjälp av drönare placerat ut tegelstenar i mitten av området för att säkerställa den största täckningen. En drönare kan transportera en tegelsten per flygning. Det tar tid — men det är snabbare än en människa. Vi använde små kompakta DJI Mavick-drönare — en tegelsten i storlek från den. Detta är max vad den kan bära, men det blir budgetvänligt. Självklart skulle vi vilja hitta en helt autonom lösning. Med AI, så att dronen kan skanna skogen och identifiera nedsläppspunkter. Vi har just nu en operatör, och efter en kilometer om man inte använder extra utrustning — så är kommunikationen borta. Därför kommer vi att tänka på något under nästa steg.»

Men inget team lyckades hitta den oförmögna personen, och det mest betydelsefulla — ingen kom på hur man skulle göra det. Teoretiskt kvarstår chansen att hitta honom bara för teamet «Värd» som, trots alla svårigheter, lyckades finna personen och gå till finalen med hjälp av en värmekamera och en kamera.

«Från början hade vi idén att använda två flygande drönare», berättar Alexey Grishaev från «Värd», «Vi utvecklade dem för att bestämma sammansättningen av atmosfären, och vi har fortfarande uppgiften att göra en vädertålig UAV. Vi beslutade oss för att pröva dem även i denna tävling. Hastigheten för varje drönare är mellan 90 och 260 km/h. Den höga hastigheten och de unika aerodynamiska egenskaperna hos UAV ger möjlighet att söka under alla väderförhållanden och gör det möjligt att snabbt skanna det angivna området.»

Fördelen med sådana enheter är att de inte faller när motorn stängs av, utan fortsätter att glida och landa med fallskärm. Nackdelen är att de inte är lika manövrerbara som quadcopters.

På den primära dronen "Vermina" finns en förbättrad värmekamera och en högupplöst stillbildskamera, medan den andra dronen endast har en stillbildskamera. Ombord på den primära dronen finns en mikrodator som med hjälp av mjukvara utvecklad av teamet automatiskt upptäcker värmeanomalier och skickar deras koordinater tillsammans med detaljerade bilder från båda kamerorna. "På så sätt behöver vi inte granska allt material manuellt, vilket för att ge en uppfattning om omfattningen, är cirka 12 000 bilder per flygtimme."

Men teknologin för planet skapades av teamet nyligen, och det fanns fortfarande många problem – med startsystemet, med fallskärmen, med autopiloten. "Vi var rädda för att ta ut det på tester – det kunde helt enkelt falla ned. Vi ville undvika tekniska komplikationer. Därför valde vi en klassisk lösning – DJI Matrice 600 Pro."

Trots alla svårigheter, som fick många att överge kameror och värmekameror, lyckades Vermina hitta en statist. Detta krävde ett stort arbete, först med värmekameran och sedan med själva sökmetoderna.

Under tre månader testade teamet teknologin som tillät värmekameran att se marken mellan trädkronorna. "Det var en del tur, eftersom statistens rutt gick genom skogar där ingen värmekamera skulle se något. Och om en person blev trött och satte sig under en gran – skulle det vara omöjligt att hitta honom.
Vi avstod från att fullständigt genomsöka skogen med våra droner från början. Istället beslutade vi att söka efter personen genom att flyga över hogar, gläntor och öppna ytor. Jag kom till platsen i förväg för att studera området, och med hjälp av alla tillgängliga onlinekartor ritade jag rutter för dronen endast över de områden där en person teoretiskt kan ses."

Enligt Alexey är det väldigt dyrt att använda flera drönare i samarbete (en enhet med tekniska lösningar för sökandet ombord kostar över 2 miljoner rubel), men i slutändan blir det nödvändigt. Han anser att detta ger en chans att upptäcka en stillastående statist. "Vi ville från början leta just efter en liggande person. Vi trodde att vi och så skulle hitta den rörliga. Och team med fyrar — letade bara efter den rörliga."

Jag frågade Alexander Aitov från laget "Nakhodka" – tycker de inte att alla redan har fördömt den stillasittande personen? För honom är signalerna värdelösa.

Han funderade. Jag fick intrycket att de andra lagen pratade med leenden och glöd i blicken om att lösa ingenjörsproblem. Killarna från MMS Rescue skämtade om att en avkastad signal kan falla rakt ner på en liggande person. "Stratonauterna" erkände att detta är en extremt komplex övergripande uppgift som de inte har några idéer för än. Och räddaren från "Nakhodka" pratade, som jag uppfattade det, med en blandning av sorg och hopp:

– Vi har en försvunnen flicka i taigan, tre och ett halvt år gammal. Hon var där i tolv dagar, och det ledde stora sökningar i tio dagar med många människor inblandade. När de hittade henne låg hon i gräset, och i princip var hon osynlig ovanifrån. De hittade henne bara genom att genomgå sökningen.

Om det skulle ha funnits signaler placerade... vid tre och ett halvt år är ett barn redan tillräckligt medvetet. Och kanske skulle hon ha kommit fram till den och tryckt på knappen. Jag tror att en del liv skulle ha räddats.

– Räddades hon?

– Ja, hon.

I höst kommer de fyra återstående lagen att åka till Vologda-regionen, och uppgiften framför dem kommer att bli betydligt svårare – att hitta en person inom en radius av 10 kilometer. Det innebär en yta på över 300 kvadratkilometer. Under förhållanden där en drönare har 30 minuters flygtid, krockar synen med trädkronorna, och kommunikationen försvinner redan efter en kilometer. Som Maxim Chizhov säger, hittills är ingen prototyp redo för sådana förhållanden, även om han tror att alla har en chans. Grigorij Sergejev, ordförande för räddningsgruppen "Liza Alert", tillägger:

„Idag är vi redan redo att använda ett par teknologier från det vi har sett, och det kommer att vara effektivt. Jag uppmanar alla deltagare och icke-deltagare – kom igen, testa teknologier! Kom till oss för att söka! Och då kommer det inte att vara en hemlighet för någon att skogen är ogenomtränglig för radiosignaler, och värmekameran ser inte genom trädkronorna. Min största dröm är att hitta fler människor med färre resurser.”

Källa: habr.com