Кілька днів тому завершився конкурс «Одіссея», в якому інженерні команди шукали найкращу технологію для пошуку людей, що зникли в лісі. Влітку я розповідав про , а вчора виклав .
Організатори поставили колосально складне завдання знайти двох осіб на території в 314 км2 за 10 годин. Ідеї були різні, але (спойлер) не впорався ніхто. Одним із технічних експертів конкурсу виступив Микита Каліновський. Я обговорив із ним учасників, їхні рішення, а також розпитав, які ще ідеї запам'яталися упродовж усіх етапів конкурсу.
Якщо ви вже прочитали репортаж про фінал, деякі репліки зустрінуться вам і тут. Це просто повне інтерв'ю із мінімальним редагуванням.
Якщо ж ви не читали ще не одну статтю цього циклу, я коротко перекажу контекст.
У попередніх серіяхФонд АФК «Система» запустив конкурс «Одіссея», щоб знайти способи впровадити сучасні технології у пошук людей, які загубились у дикій природі без засобів зв'язку. Зі 130 команд у фінал вийшли чотири команди — тільки вони змогли знайти людей у лісі площею 4 км2 двічі поспіль.
Команда «Знахідка», започаткована ветеранами Служби порятунку Якутії. Це пошукові системи з величезним досвідом у реальних лісових умовах, але мабуть найменш просунута в плані технологій команда. Їхнє рішення — великий звуковий маяк, який за допомогою особливої конфігурації сигналу чітко чути на відстані аж до півтора кілометра. Людина приходить на звук та відправляє з маяка сигнал рятувальникам. Фішка не так у технології, як у тактиці її використання. Інженери-пошуковики використовують мінімум маяків, щоб захистити периметр пошуку і, поступово його звужуючи, знайти людину.
Команда "Вершина" - повна протилежність "Знахідки". Інженери повністю покладаються на технології та взагалі не використовують наземних сил. Їхнє рішення — безпілотники оснащені кастомізованими тепловізорами, фотокамерами та гучномовцями. Пошук серед знятих матеріалів також ведуть алгоритми, а не люди. Незважаючи на скепсис багатьох експертів про марність тепловізорів та низький рівень алгоритмів, «Вершина» кілька разів знаходила людей і у півфіналі, і у фіналі (але не тих, що потрібно).
"Стратонавти" та MMS Rescue - дві команди, які використовують цілий комплекс рішень. Звукові маяки, аеростати для встановлення зв'язку на території, безпілотники з фотозйомкою та трекери пошуків у реальному часі. Стратонавти були найкращими у півфіналі, бо знаходили зниклих найшвидше.
Звукові маяки стали найефективнішим і найпоширенішим рішенням, але з їх допомогою можна знайти тільки людину, яка здатна рухатися. У лежачої людини шансів майже немає. Здається, що його найкраще шукати тепловізором, але тепловізор нічого не бачить крізь крони, а також важко виділяє теплові плями від людей серед усіх інших об'єктів у лісі. Фотозйомка, алгоритми та нейромережі — перспективні технології, але поки що погано себе показують. Екзотичні технології також були, але в кожній з них було більше обмежень, ніж переваг.
— Чим ви займаєтесь поза конкурсом?
- Група компаній INTEC, місто Томськ. Основна сфера – це промисловий дизайн, розробка електроніки та програмного забезпечення, у тому числі вбудованого. У нас є своє невелике дослідне та дрібносерійне виробництво, ми допомагаємо довести продукт від ідеї до масового виробництва. Один із наших найвідоміших проектів – це проект «NIMB», який ми розробляли з 2015 року. У 2018 році ми з цим проектом здобули премію Red Dot Design Award. Це одна з найпрестижніших премій у світі промислового дизайну.
- Що ця штука робить?
— Це кільце безпеки, кнопка тривоги, яку натискає користувач, при настанні тривожної події. Виглядає як звичайне кільце на палець. На його нижній частині розташована кнопка, всередині Bluetooth модуль для зв'язку зі смартфоном, мікроелектромотор для тактильної індикації, акумулятор, триколірний світлодіод. У основі лежить комбінована гнучко-жорстка плата. Основна частина корпусу - металева, кришка пластмасова. Це досить відомий проект. У 2017 році вони зібрали близько 350 тис. доларів на Кікстартері.
- Як вам тут? Команди виправдовують очікування?
— В одних командах люди мають великий досвід пошуку, не раз бували в лісі, не раз проводили такі заходи. Вони добре розуміють, як знайти людину в реальних умовах, але вони дуже погано розуміються на техніці. В інших командах хлопці дуже добре знаються на техніці, але зовсім не уявляють, як пересуватися лісом, у літніх, зимових, осінніх умовах.
— Золотої середини нема?
— Поки що не бачив жодного разу. Загальна думка всіх експертів така: якщо всі команди об'єднати, увігнати їх у єдину колаборацію, змусити об'єднати рішення, взяти найкраще з кожного та реалізувати, то вийде дуже крутий комплекс. Його природно потрібно допиляти, довести до осудного продуктового стану, привести до кінцевого товарного вигляду. Однак це буде дуже круте рішення, яке реально можна використовувати і яке реально рятуватиме життя людей.
Але окремо кожне з рішень не є ефективним повною мірою. Десь не вистачає всепогодності, десь не вистачає цілодобовості, хтось не шукає людей непритомним. Завжди потрібно підходити комплексно і найголовніше, завжди потрібно розуміти, що є певна теорія пошуку людей і комплекс повинен відповідати цій теорії.
Нині рішення сируваті. Тут можна побачити два класи проектів: перший — дуже прості та дуже надійні системи, які працюють. Ті звукові сигнальні маяки, які притягли хлопці з Якутії, команда «Знахідка» є унікальним апаратом. Видно, що його робили люди із великим досвідом. Технічно він дуже простий, це звичайний пневмосигнал з модулем LoRaWAN і з розгорнутою на ній MESH-мережею.
— Що в ньому такого унікального?
— Її чутно за півтора кілометри за умов лісу. У багатьох інших такого ефекту немає, хоча рівень гучності приблизно однаковий в усіх. Але правильно підібрана частота та конфігурація пневмо-сигналу дають такі результати. Мною особисто звук був зафіксований на дистанції приблизно 1200 метрів, з дуже гарним розумінням, що це справді звук сигналу та направлення на нього. У реальних умовах ця штука працює чудово.
— При цьому вона виглядає найнетехнологічнішою.
- Це дійсно так. Вони зроблені зі шматка ПВХ труби, при цьому найбільш просте, надійне та дуже ефективне рішення. Але зі своїми обмеженнями. Ми не можемо взяти і за допомогою цих апаратів знайти людину, яка непритомна.
- Другий клас проектів?
— Другий клас — це складні технічні рішення, які реалізують різні специфічні моделі пошуку — пошук за допомогою тепловізорів, поєднання тепловізійного та триколірного зображень, безпілотники та інше.
Але там все дуже сире. Місцями використовуються нейросітки. Вони розгорнуті на персональних комп'ютерах, на платах nvidia jetson, на літальних апаратах. Але все це ще недоучене. І як показала практика, застосування лінійних алгоритмів у цих умовах спрацювало набагато ефективніше, ніж нейромережі. Тобто визначення людини за плямою на зображенні від тепловізора, за допомогою лінійних алгоритмів, за площею та формою об'єкта, дало набагато більший ефект. Нейросітка не знайшла практично нічого.
— Тому що її не було на чому вчити?
— Стверджували, що вчили, але результати були вкрай спірні. Навіть не те, що спірні – їх майже не було. Нейросітки себе тут не виявили. Є підозра, що їх або вчили неправильно, або вчили не тому. Якщо правильно застосувати нейросітки в цих умовах, то швидше за все вони дадуть непоганий результат, але треба розуміти всю методологію пошуку.
— Кажуть, що нейромережі це перспективно. Якщо їх зробити класно, то вони працюватимуть. Про тепловізор, навпаки, кажуть, що це марно в будь-якому випадку.
— Проте факт було зафіксовано. Тепловізор реально шукає людей. Як і у випадку з нейромережами, треба розуміти, що ми говоримо про інструменти. Якщо ми беремо мікроскоп, щоб розглянути дрібні об'єкти. Якщо ми забиваємо цвях, то мікроскоп краще не користуватися. З тепловізором і нейромережами все те саме. Нормально налаштований, правильно застосований у потрібних умовах інструмент дає добрий результат. Якщо ми застосовуємо інструмент не там і не так, природно, що результату ми не отримаємо.
— Ну а як застосувати тепловізор, якщо тут кажуть, що навіть гниючий пень дає більше тепла, ніж бабуся, що зникла?
- Не більше. Перевіряли, дивилися — не більше. Людина має чіткий патерн. Потрібно розуміти, що людина це дуже специфічний об'єкт. Причому в різні пори року це різні об'єкти. Якщо ми говоримо про літо, то це людина у легкій маєчці чи футболці чи сорочці, яка світиться потужною плямою на тепловізорі. Якщо ми говоримо про осінь, про зиму, то ми бачимо закриту капюшоном голову з залишком теплового сліду, який вибивається з-під капюшона або з-під шапки, руки, що світяться, — все інше приховано одягом.
Тому людину видно в тепловізор, однозначно видно, я сам це на власні очі бачив. Інша справа що так само добре видно кабанів, лосів, ведмедів, і треба дуже чітко фільтрувати, що ми все-таки спостерігаємо. Одним тепловізором точно не обійдешся, не можна просто взяти, показати на тепловізор і сказати, що він вирішить усі наші проблеми. Ні, має бути комплекс. Комплекс повинен включати триколірну камеру, яка дає повнокольорове зображення або монохром з підсвічуванням світлодіодами. Він має бути із чимось ще додатковим, бо сам тепловізор дає просто плями.
— З тих команд, що зараз у фіналі, хто найкрутіше?
— Улюбленців немає, чесно. У кожного можу кинути солідну цеглу. Скажімо, мені дуже сподобалося рішення першої команди «Вершина». Саме у них був тепловізор плюс триколірна камера. Сподобалася саме ідеологія. Хлопці шукають технічними засобами не залучаючи наземні сили, вони взагалі не мали мобільних екіпажів, вони шукали лише безпілотниками, при цьому вони знайшли людей. Не говоритиму, знайшли вони того, кого потрібно, чи ні, але людей вони знаходили і знаходили тварин. Якщо зіставити за координатами об'єкт на тепловізорі та об'єкт на триколірній камері, то ми зможемо ідентифікувати об'єкт і визначити чи людина там.
У мене є питання щодо реалізації, синхронізація тепловізора та камери була зроблена недбало, її там взагалі практично не було. В ідеалі в системі має бути стереопара, одна монохромна камера, одна триколірна та тепловізор, і всі вони працюють в єдиній системі часу. Тут цього не було. Фотоапарат працював в окремій системі, тепловізор — в окремій, і через них виникали артефакти. Якби швидкість безпілотника була трохи вище, це дало б вже дуже сильні спотворення.
— Вони літали на коптері чи був літак?
— Коптера тут не було ні в кого. Точніше коптери запускалися в однієї з команд, але це була суто технічна функція для забезпечення зв'язку в районі пошуку. На них вішався лорівський ретранслятор, і він забезпечував зв'язок у радіусі 5-ти кілометрів.
Через війну все пошукові літальні апарати тут літакового типу. Це спричиняє свої проблеми, тому що злетіти і посадити не просто. Наприклад, учора погодні умови не дали команді «Знахідка» запустити свій безпілотник. Але я сказав би так — безпілотник, який перебував у них на озброєнні, їм би не допоміг у тому вигляді, в якому він налаштований зараз.
— У півфіналі вони хотіли використати безпілотник лише для ретрансляції.
— Безпілотник біля «Знахідки» було зроблено для фото-відеозйомки та оповіщення. Там стоїть сигнальний оповіщувач, тепловізійна камера та кольорова камера. Принаймні це те, що я від них чув. Вони його навіть не розпаковували вчора. Як привезли, так і стояв запакований. Але навіть якби вони його дістали, швидше за все, не скористалися б ним. Вони мають зовсім іншу тактику — вони шукали ногами.
Сьогодні хлопці хочуть засіяти ліс маяками та знайти людину за допомогою них. Це рішення мені подобається найменше. Я маю великі сумніви, що вони потім їх зберуть ті 350 маяків, які сюди притягли. Вірніше як, ми їх змусимо зібрати, але не факт, що вони зберуть все. Найбільше мені сподобалося рішення першої команди, тому що воно передбачає повну відмову від наземних сил.
- Тільки через це? Адже якщо реально взяти кількістю таку величезну площу, то може бути спрацює.
— Воно, швидше за все, спрацює, але ні конфігурація скидання, ні конфігурація самих маяків мені не сподобалася.
— Залишилася цегла для Стратонавтів.
— Стратонавти мають класне рішення. Якби вони його зробили так, як хотіли зробити, у них все вийшло б. Але у них також виникли проблеми з літаючими апаратами.
Вони створено систему забезпечення груп пошуку. Основний акцент зроблено на мобільні наземні сили. Їм видаються маяки, забезпечується зв'язок з групами та зв'язок із наземними маяками для розгортання груп пошуку у потрібних точках та у потрібних напрямках. Вони мають аеростати з ретрансляторами, які забезпечують зв'язок над районом. Вони мають наземні стаціонарні маяки, але їх дуже мало, і вони самі зізнаються, що зробили їх в останній момент, і вони не є основною тактичною одиницею — вони їх зробили заради проби. Їх досить мало, і вони особливого внеску до тактики не внесли.
Основна тактика була в тому, що кожен пошуковик у групі має свій персональний трекер, який об'єднаний в єдину інформаційну мережу разом зі штабом. Вони добре бачать, хто де знаходиться. Йде прочісування у реальному часі, коригується напрямок.
— Усе має такий вигляд, що реально хочеться поєднати в одне.
- Так, абсолютно так. Ми з Григорієм Сергєєвим ходили, він дивиться і каже – «Млинець, яка крута штука, мені б її», приходимо до інших – «Млинець, яка крута штука, мені б ось її», приходимо до третіх – «Млинець, яка крута штука , я б там і там знайшов людину ».
Окремо вони секторально є непоганими рішеннями для тих чи інших умов. Якщо їх об'єднати, тоді виходить дуже непоганий комплекс, у якого є єдине поле зв'язку, є розгортання системи на велику дальність за допомогою аеростатів, є система трекінгу та управління наземними силами в реальному часі, є маяки, які б'ють на досить велику дальність правильному використанні та розсіченні області пошуку на сектори забезпечити сигналізацію людині, щоб вона на них виходила, і далі вже все перетворюється на справу техніки. Є льотна погода – одні сили використовуються, немає льотної погоди – інші, ніч – треті.
— Але ж це все катастрофічно дорого.
- Щось дорого, щось ні.
— Наприклад, один безпілотник, який зараз злітає, стоїть, мабуть, як Боїнг.
— Так, вартість у них досить висока. Але треба розуміти, що за правильного використання це одноразова покупка. Потрібно один раз купити, а потім просто возити країною та застосовувати. Таке одноразове вкладення в умілих руках прослужить досить довго, якщо правильно обслуговувати та експлуатувати.
— Коли ви дивилися заявки на конкурс, там було щось таке, що вам сподобалось, але не пройшло у фінал?
— Там було дуже багато кумедного.
— Що найсмішніше запам'яталося?
— Дуже запам'яталися біорадіолокатори, що були підвішені на аеростаті. Я довго сміявся.
— Навіть страшно питати, що це таке.
— Фішка в тому, що це справді добрий спосіб визначення. Біорадіолокація спрямована на те, щоб визначати саме біологічні живі об'єкти на тлі всього іншого, що відбивається. Зазвичай використовується коливання грудної клітки, пульс. Для цього використовуються дуже високочастотні радари під 100Ггц, вони світять на досить гарну відстань і просвічують ліс у глибину на 150 на 200 метрів.
- Чому тоді смішно?
— Тому що ця штука працює тільки коли встановлена стаціонарно, а вони її захотіли повісити на аеростат. І кажуть – «це стаціонарний об'єкт». Ось ми зараз дивимося на аеростат, його постійно ковбасить, а на нього хочуть повісити штуку, яка має бути намертво прикручена до землі, інакше там картинка буде така, що на ній взагалі нічого не буде зрозуміло.
Ще дуже кумедні були картонні безпілотні літальні апарати.
- Картонні?
— Так, картонні безпілотники. Це було дуже смішно. Літак, склеєний з картону та пофарбований лаком. Він літав просто, як Бог на душу покладе. Хлопці хотіли, щоб він летів в один бік, а він летів куди завгодно, тільки не в ту, яку треба, і в результаті розбився, позбавивши себе мук.
Дуже смішний був «літаючий бублик, який може бути переконфігурований в сосиску» — реальна цитата із заявки. Береться зовнішнє обплетення пожежного шланга, знімається гума, надувається і стає довгою трубою, закрученою з двох боків. Вони його пов'язують, і виходить літаючий бублик, на який вішають камеру. І що бублик може бути легко перетворений на літаючу сосиску — над сосискою іржали всі. Чому сосиска — не зрозуміло, але це було дуже смішно.
— Я чув про куби, які ставлять на землю, і вони зчитують вібрації та кроки.
— Так, справді були такі речі. Треба розуміти, що штука насправді є достатньо робочою. Я знаю кілька комерційних продуктів, які саме так працюють. Це сейсмограф, налаштований безпеки, для систем забезпечення периметра. Але ця штука використовується виключно для об'єктів критичної інфраструктури та військових об'єктів. Я знаю, що на газоперекачувальних станціях стоять трирівневі системи контролю доступу, перша з яких — саме сейсмографи.
— Звучить начебто перспективно. Чому тоді ні?
— Справа в тому, що одна справа охоронятиме замкнутий периметр об'єкта критичної інфраструктури з невеликою площею, а інша — засіяти цими сейсмографами весь ліс. Дальність у них дуже невелика, і найголовніше, що ти насилу можеш відрізнити кабана, що біжить, людини, що біжить, і ведмедя, що біжить. Теоретично можна звичайно, якщо правильно включити матапарат, але це все сильно ускладнює техніку, є методи набагато простіше, як мені здається.
Усім рекомендували йти до чвертьфіналу, всім рекомендували спробувати свої сили. Ті, кого ми бачимо, це ті, кому реально вдалося знайти людей. Решта людей не знайшли, тому конкурс, як на мене, досить об'єктивний. Можна, наприклад, довіряти думці експертів, можна не довіряти, але факт залишається фактом — знайшли чи не знайшли.
Джерело: habr.com