每年，救援人员都会搜寻数以万计在野外失踪的人。 从城市来看，我们的技术力量似乎非常强大，可以胜任任何任务。 看起来就像需要十几架无人机，在每架无人机上安装一个摄像头和一个热成像仪，再安装一个神经网络，就这样 - 它会在 15 分钟内找到任何人。 但这根本不是真的。
到目前为止，技术面临很多限制，救援队正在与数百名志愿者一起对大片地区进行搜救。
去年，Sistema 慈善基金会启动了 Odyssey 项目，寻找用于寻人的新技术。 数百名工程师和设计师参与其中。 但即使是精通技术和经验丰富的人有时也没有意识到森林对技术来说是多么难以穿透。
2013年，两名小女孩阿琳娜·伊万诺娃（Alina Ivanova）和阿亚娜·维诺库洛娃（Ayana Vinokurova）在雅库特辛斯克村失踪。 部署了大量力量来搜寻他们：他们为数百名志愿者、救援队、潜水员和配备热成像仪的无人机配备了设备。 直升机的录像被公开，以便每个人都可以在互联网上查看录音。 但力量不够。 女孩们的遭遇仍不得而知。
雅库特很大。 如果它是一个州，那么按面积计算，它将跻身十大州之列。 但在这片巨大的领土上居住的人口不到一百万人。 在这样一望无际、荒芜的针叶林中，尼古拉·纳霍德金在雅库特救援部门工作了 12 年，其中 9 年担任领导。 当情况比以往任何时候都更糟糕且资源稀缺时，我们必须想出新的方法来寻找人才。 正如尼古拉所说，想法并非来自美好的生活。
尼古拉·纳霍德金
自2010年以来，雅库特救援部门一直在使用无人机。 这是一个独立于俄罗斯联邦紧急情况部的组织，由共和国本身资助。 对于设备没有如此严格的规定，因此紧急情况部很晚才开始使用无人机。 军种内还有一个科学小组，热情的工程师正在为救援人员开发应用技术。
“自30世纪XNUMX年代以来，紧急情况部、救援部门和各类执法机构现有的搜查方法没有改变。 追踪器追踪踪迹，狗帮助避免迷路。”科学小组组长亚历山大·艾托夫 (Alexander Aitov) 说道。 “如果找不到一个人，整个村庄，两个，三个，就会在雅库特崛起。 大家团结起来，梳理森林。 寻找活人，每一个小时都很重要，而时间很快就过去了。 永远都不够。 辛斯克悲剧发生时，大量人员和设备参与其中，但没有结果。 在荒芜的针叶林中搜寻时，也会发生类似的情况。 为了以某种方式纠正这一点，我们的想法是不把失踪者视为被动的环节，而是利用他自己的拯救自己的欲望和他对生命的积极渴望。”
救援工程师决定组装救援灯和声音信标 - 相当大但重量轻的设备，可以发出响亮的声音并长时间发光，日夜吸引人们的注意。 迷路的人来到他们身边，会找到水、饼干和火柴，同时还会指示他们安静地坐着等待救援人员。
这些信标彼此相距三公里，围绕着失踪人员的大致搜索区域。 它们发出低沉的声音，就像汽车隆隆作响一样——因为高频在森林中的传播情况要差得多。 那些获救的人常常以为他们正在跟随道路的声音或一群即将离开的游客。
灯塔非常简单。 这并不是科学小组第一次实施基本但巧妙的解决方案。
“例如，他们为救援人员开发了一套漂浮服。 裤子和夹克看起来就像普通的工作服，但在水中它们可以让人漂浮在水面上。 为了完全实用，这套西装是两层的。 内部缝有聚氨酯泡沫颗粒。 潜水员低温潜水有了发展。 当压缩空气在寒冷的天气中膨胀时，阀门会被霜覆盖，导致人窒息。 一些研究所不知道该怎么办——他们开发了特殊材料，制造了电加热，并引入了各种现代方法。
我们的人花了 500 卢布解决了这个问题。 他们将来自气缸的冷空气（即使在-57℃的温度下也会进入水下）通过一个穿过中国热水瓶的线圈。 空气变热，人们进入水下并可以在那里工作。”
但信标过于简单，缺乏很多有用的功能。 在搜索行动中，救援人员经常需要跑很长的距离来检查每个信标。 如果有 30 个信标，那么救援人员必须每 3-4 小时步行 XNUMX 公里穿过针叶林。
2018年，Sistema慈善基金会启动了奥德赛项目，这是一项团队竞赛，参赛团队将利用新技术，尝试寻找最新的方法来营救野外失踪人员。 尼古拉·纳霍德金（Nikolai Nakhodkin）、亚历山大·艾托夫（Alexander Aitov）和他们的朋友决定参加——他们将这个团队称为“Nakhodka”，并带来了他们最简单的设备来改进它，与其他人竞争。
据内政部称，2017年俄罗斯有近84万人失踪，其中一半人下落不明。 平均每名失踪者就有一百人搜寻。 因此，奥德赛竞赛的使命是“创造有助于在没有通讯来源的森林中寻找失踪人员的技术。 这些可以是设备、传感器、无人机、新的通信方式以及任何你能想象到的东西。”
“其中一个非显而易见的解决方案——或者说是幻想的解决方案——是配备生物雷达系统的飞艇。 但该团队没有原型，他们只能展示自己的想法。”竞赛专家马克西姆·奇佐夫 (Maxim Chizhov) 说道。
另一个团队决定使用地震传感器，这种设备可以在地面振动中识别人类的脚步并显示它们的方向。 在原型的帮助下，他们甚至找到了一个临时演员来扮演“失落的人”（参与者亲切地称呼他们），但团队在比赛中并没有走得太远。
到2019年19月，经过在列宁格勒、莫斯科和卡卢加州森林中的多次训练测试，2支表现最好的球队进入了半决赛。 他们的任务是在不到4小时的时间内，在XNUMX平方公里的区域内找到两名群众演员。 一个正在森林中移动，另一个则躺在一处。 每个小组都尝试两次寻找此人。
“在半决赛入围者中，有一个团队想要创造一群无人机，它们必须在人工智能控制的树顶下飞行，确定运动方向，绕着树干飞行，躲避树枝和细枝。 使用人工智能，它可以分析环境并识别人员。
但该解决方案距离以有效形式实施还很远。 我认为它需要大约一年的时间才能发挥作用，至少在测试条件下是这样。”Maxim Chizhov 说道。
ALB 搜索团队即将成功。 他们船上有一个连接对讲机的扬声器、一个可以监听周围空间的麦克风、一台摄像头和一台带有人工智能的计算机，以及一个训练有素的神经网络，可以实时处理来自摄像头的图片，人们可以可见。
“操作员可以分析不是数千张图像（这在物理上是不可能的），而是分析数十甚至单位，然后做出决定：是否改变无人机的路线，是否需要额外的无人机进行侦察，或者立即派遣搜索小组。 ”
但大多数团队都面临着类似的问题——这些技术不适合真实森林的条件。
许多人依赖的计算机视觉在公园和林地的测试中发挥了作用，但事实证明在茂密的森林中毫无用处。
大约三分之一的团队所希望的热成像仪也被证明是无效的。 在夏天，大多数人都消失了，树叶温度升高，变成了一个持续的热点。 夜间短时间内搜索起来比较容易，但仍然有很多热点——加热的树桩、动物等等。 摄像头可以帮助验证可疑的地方，但在晚上它没什么用处。
最重要的是，热成像仪很难获得。 “不幸的是，由于欧盟和其他国家对我们施加的限制，俄罗斯无法提供优质的热成像仪，”依赖这项技术的 Vershina 团队的 Alexey Grishaev 说道。
“市场上的热成像仪具有频率为每秒 5-6 帧的数字输出，以及帧速率高但图像质量低的附加模拟视频输出。 最终我们找到了一款非常好的国产热像仪。 可以说我们很幸运——莫斯科只有这样的一家。 但它在一个小显示器上显示了一张图片，但什么也看不见。
大多数团队使用视频输出。 我们的团队能够改进模型并以每秒 30 帧的频率从中获得高质量的数字图像。 结果是一个非常严肃的热像仪。 可能只有军用型号更好。”
但即使这些问题也仅仅是开始。 在无人机飞越搜索区域的短时间内，摄像机和热成像仪收集了数万张图像。 不可能将它们即时传输到某个地点——森林上空没有互联网或蜂窝通信。 于是，无人机又回到原点，从媒体上下载了录音，至少花了半个小时，最后收到的素材数量之多，根本不可能在几个小时内看完。 在这种情况下，Vershina 团队使用了一种特殊算法来突出显示检测到热异常的图像。 这减少了数据处理时间。
“我们发现，并不是所有参加资格赛的队伍都了解什么是森林。 马克西姆·奇佐夫在新闻发布会上宣布，在森林中，无线电信号的传播方式不同，并且很快就会丢失。 “我们还看到了当距离起点一公里半时失去连接时各团队的惊讶。 对于一些人来说，森林上方没有互联网是令人惊讶的。 但这是现实。 这就是人们迷路的森林。”
基于光和声音信标的技术已经很好地展示了自己。 四支球队进入了决赛，其中三支球队就是依靠这个决定。 其中就有来自雅库特的“纳霍德卡”。
“当我们看到莫斯科附近的这片丛林时，我们立即意识到那里与无人机无关。 每种工具都需要完成特定的任务，并且它们非常适合检查大型开放空间，”Alexander Aitov 说。
到了半决赛，队伍只剩下三人穿过森林，在搜索区域放置信标。 当许多人在解决工程问题时，纳霍德卡就像救援人员一样工作。 “当你刚刚覆盖该地区时，你必须运用非农业心理学。 你需要像救援者一样，设身处地为失踪者设身处地，看看他大概能去哪里，走什么路。”
但此时纳霍德卡灯塔已不再像几年前雅库特那样简单。 在 Sistema 拨款的帮助下，该团队的工程师开发了无线电通信技术。 现在，当一个人找到灯塔时，按下一个按钮，救援人员立即收到信号，并准确地知道失踪者将在哪个灯塔等待他们。 无人机不是用于搜索，而是将无线电信号中继器提升到空中并增加信标激活信号的传输半径。
另外两个团队开发了基于声音信标的完整搜索系统。 例如，MMS 救援团队创建了一个便携式信标网络，其中每个信标都是一个中继器，即使在与搜索总部没有直接无线电通信的情况下，也可以传输有关其激活的信号。
“我们有一群第一次承担这项任务的爱好者，”他们说。 “我们涉足其他行业——技术、IT，我们有来自太空领域的专家。 我们聚在一起，激烈讨论，决定做出这个决定。 主要标准是低成本和易用性。 这样，未经培训的人就可以掌握并应用它。”
另一个团队，Stratonauts，能够使用类似的解决方案以最快的速度找到一个额外的。 他们开发了一种特殊的应用程序，可以跟踪无人机的位置、信标的位置以及所有救援人员的位置。 传送信标的无人机还充当整个系统的中继器，这样信标发出的信号就不会在森林中丢失。
“这并不容易。 有一天，我们全身都湿透了。 我们两个人借着意外之财走进了森林，他们意识到这远不是去野餐。 但我们回来时又累又高兴——毕竟，我们在短短 45 分钟内就在两次尝试中找到了那个人，”Stratonauts 的斯坦尼斯拉夫·尤尔琴科 (Stanislav Yurchenko) 说道。
“我们使用无人机将信标移动到该区域的中心，以确保最大的覆盖范围。 无人机一次飞行可携带一个信标。 它很长，但比人更快。 我们使用小型紧凑型无人机 DJI Mavick - 一个信标就是它的大小。 这是它可以承载的最大值，但它是在预算范围内的。 当然，我想找到一个完全自主的解决方案。 借助人工智能，让无人机扫描森林并确定释放点。 我们现在有一个操作员，但一公里后，如果我们不使用其他设备，连接就会结束。 因此，下一阶段我们会想出一些办法。”
但没有一个团队找到一个无法动弹的人，最重要的是，他们从来不知道如何做到这一点。 理论上，只有Vershina团队有机会找到他，尽管困难重重，他们还是通过热成像仪和相机找到了这个人并进入了决赛。
“最初，我们的想法是使用两架飞机型无人机，”Vershina 的 Alexey Grishaev 说道，“我们开发它们是为了确定大气层的成分，而且我们仍然有制造全天候无人机的任务。 我们决定在这次比赛中尝试一下。 每个的速度为 90 至 260 公里/小时。 无人机的高速和独特的空气动力学特性提供了在任何天气条件下搜索的能力，并允许您快速扫描给定区域。”
此类装置的优点是，在发动机关闭时它们不会坠落，而是继续滑翔并借助降落伞着陆。 缺点是它们的机动性不如四轴飞行器。
Vershina 主无人机配备了团队改装的热成像仪和高分辨率相机，而第二架无人机仅配备了照相相机。 主无人机上有一台微型计算机，它使用团队开发的软件独立检测热异常，并通过两个摄像机的详细图像发送其坐标。 “这样，我们就不必查看所有实时材料，给你一个想法，每小时飞行大约 12 张图像。”
但该团队最近创造了飞机技术，但仍然存在许多问题——发射系统、降落伞、自动驾驶仪。 “我们害怕带他去做测试——他可能会摔倒。 我想避免技术问题。 因此，我们采用了经典的解决方案——DJI Matrice 600 Pro。”
尽管困难重重，许多相机和热像仪被遗弃，韦尔希纳还是找到了额外的设备。 这需要大量的工作，首先是热成像仪，其次是搜索方法本身。
三个月来，该团队测试了允许热成像仪观察树冠之间地面的技术。 “有一些运气，因为临时演员的路线穿过这样的森林，没有任何一个热成像仪能看到任何东西。 如果一个人累了，坐在树下的某个地方，就不可能找到他。
从一开始，我们就拒绝用无人机彻底梳理森林。 相反，我们决定飞越空地、空地和空地来寻找这个人。 我提前到达现场研究该地区，并使用所有可用的在线地图，仅在理论上可以看到人的地方绘制无人机路线。”
Alexey 表示，同时使用多架无人机非常昂贵（一架拥有机上搜索技术解决方案的航母成本超过 2 万卢布），但最终这是必要的。 他相信这提供了一个发现固定额外物品的机会。 “我们最初想寻找一名卧床不起的人。 在我们看来，无论如何我们都会找到一些移动的东西。 拥有信标的团队只是在寻找移动的东西。”
我问纳霍德卡团队的亚历山大·艾托夫——他们不认为大家已经提前埋了一个静态的人吗？ 毕竟信标对他来说没有任何用处。
他想了想。 在我看来，所有其他团队都在谈论解决工程问题，他们的眼睛里闪烁着微笑。 MMS 救援人员开玩笑说，掉落的信标可能会直接落在撒谎的人身上。 “太空人”承认，这是一项非常困难的超级任务，目前还没有任何想法。 在我看来，来自纳霍德卡的救援人员语气中夹杂着悲伤和希望：
— 一名三岁半的女孩在我们的针叶林中消失了。 她在那里待了十二天，十天来，大量人员进行了搜查。 当他们找到她时，她躺在草地上，从上面几乎看不到她。 梳理才发现。
如果在三岁半的时候放置信标，孩子就已经相当有意识了。 也许她会走近他并按下按钮。 我认为一些生命会得到拯救。
- 她得救了吗？
- 她是的。
秋天，剩下的四支队伍将前往沃洛格达地区，摆在他们面前的任务将更加艰巨——在半径10公里的区域内寻找一个人。 也就是说，面积超过300平方公里。 在无人机飞行半小时的情况下，视野会被树梢遮挡，通信在一公里后就会消失。 正如马克西姆·奇佐夫（Maxim Chizhov）所说，尽管他相信每个人都有机会，但没有一个原型能够满足这种条件。 丽莎警报搜救队主席格里戈里·谢尔盖耶夫补充道：
“今天我们准备使用一些我们已经见过的技术，而且它将是有效的。 我敦促所有参与者和非参与者——伙计们，测试一下这项技术！ 快来和我们一起寻找吧！ 这样一来，森林对于无线电信号来说是不透明的，而且热成像仪也无法透过树冠看到，这对任何人来说都将不再是秘密。 我的主要梦想是用更少的努力找到更多的人。”
来源： habr.com