生物雷達、紙板無人機和飛行香腸——尼基塔·卡利諾夫斯基談搜索技術的好與壞

生物雷達、紙板無人機和飛行香腸——尼基塔·卡利諾夫斯基談搜索技術的好與壞

幾天前,奧德賽競賽結束了,工程團隊正在尋找最好的技術來尋找森林中失蹤的人。 夏天的時候我談到 準決賽,昨天發布了 決賽的精彩報告.

組織者設定了一項艱鉅的任務——在314小時內在2平方公里的區域內找到兩人。 有不同的想法,但(劇透)沒有人成功。 尼基塔·卡利諾夫斯基(Nikita Kalinovsky)是本次比賽的技術專家之一。 我與他討論了參與者、他們的決定,並詢問在比賽的各個階段還記得哪些其他想法。

如果您已經閱讀了結局的報道,您也會在這裡看到一些台詞。 這只是經過最少編輯的完整訪談。

如果您還沒有讀過本系列中的一篇以上文章,我將簡要地複述一下上下文。

在之前的劇集中AFK Sistema 基金會發起了奧德賽競賽,旨在尋找引入現代技術的方法來尋找在野外迷路、沒有通訊手段的人。 130支隊伍中,有四支隊伍進入了決賽——只有他們能夠連續兩次在面積為4平方公里的森林裡找到人。

納霍德卡隊由雅庫特救援隊的退伍軍人創立。 這些搜尋引擎在真實森林條件下擁有豐富的經驗,但在技術方面可能是最不先進的團隊。 他們的解決方案是一個大型聲音信標,該信標採用特殊的信號配置,在一公里半的距離內清晰可聞。 有人聽到聲音,向燈塔的救援人員發出訊號。 其技巧並不在於技術,而是其使用策略。 搜尋工程師使用最少的信標來隔離搜尋範圍,並逐漸縮小範圍,找到該人。

Vershina團隊與Nakhodka完全相反。 工程師完全依賴技術,根本不使用地面部隊。 他們的解決方案是配備客製化熱成像儀、攝影機和揚聲器的無人機。 錄影中的搜尋也是由演算法進行的,而不是由人來進行。 儘管許多專家對熱成像儀的無用性和演算法水平低下表示懷疑,維許納還是多次在半決賽和決賽中找到了人(但不是他們需要的人)。

Stratonauts 和 MMS Rescue 是兩個使用全套解決方案的團隊。 聲音信標、用於在領土內建立通訊的氣球、具有攝影功能的無人機和即時搜尋追蹤器。 在半決賽中,雲層船隊表現最好,因為他們找到失蹤者的速度最快。

聲音信標已成為最有效和最廣泛的解決方案,但在它們的幫助下,他們只能找到能夠移動的人。 一個躺著的人幾乎沒有機會。 尋找它的最佳方法似乎是使用熱成像儀,但熱成像儀無法透過樹冠看到任何東西,也很難將人類的熱點與森林中的所有其他物體區分開來。 攝影、演算法和神經網路都是有前途的技術,但到目前為止它們表現不佳。 還有一些奇異的技術,但每種技術的限制多於優點。

生物雷達、紙板無人機和飛行香腸——尼基塔·卡利諾夫斯基談搜索技術的好與壞

— 比賽以外你會做什麼?
— INTEC 集團公司,托木斯克。 主要領域是工業設計、電子和軟體開發,包括嵌入式軟體。 我們有自己的小試和小規模生產,我們幫助將產品從想法轉變為大規模生產。 我們最著名的項目之一是「NIMB」項目,我們自 2015 年以來一直在開發該項目。 2018年,我們憑藉該專案獲得了紅點設計獎。 這是工業設計界最負盛名的獎項之一。

-這個東西有什麼作用?
— 這是一個安全環,是使用者在發生警報事件時按下的警報按鈕。 看起來就像是一枚普通的戒指。 其底部有一個按鈕,裡面有一個用於與智慧型手機通訊的藍牙模組、一個用於觸覺指示的微型馬達、一塊電池和一個三色LED。 底座包含一塊組合剛柔板。 機身主要部分為金屬,蓋子為塑膠。 這是一個相當知名的項目。 2017年,他們在Kickstarter上籌集了約350萬美元。

- 你覺得這裡怎麼樣? 團隊是否達到預期?
——有些團隊中,人員有豐富的搜索經驗,不只一次進入過森林,也不只一次進行過此類活動。 他們非常了解如何在現實條件下找到一個人,但他們對技術知之甚少。 在其他團隊中,這些人非常精通技術,但完全不知道如何在夏季、冬季和秋季條件下穿越森林。

——沒有中庸之道嗎?
- 我一次也沒見過。 所有專家的普遍看法是:如果你結合所有團隊,迫使他們進行單一協作,迫使他們組合解決方案,充分利用每個解決方案並實施它,你將得到一個非常酷的綜合體。 當然,它需要完成,達到健全的產品狀態,並形成最終的可銷售形式。 然而,這將是一個非常酷的解決方案,可以實際使用,並且可以真正拯救人們的生命。

但單獨來看,每個解決方案都不是完全有效的。 有些地方沒有足夠的全天候能力,有些地方沒有足夠的 XNUMX 小時可用性,有些地方沒有尋找昏迷不醒的人。 你總是需要採取全面的方法,最重要的是,你總是需要明白,尋找人是有一定的理論的,而複合體必須與這個理論相對應。

現在的解決方案還很粗糙。 在這裡您可以看到兩類項目:第一類是非常簡單且非常可靠的系統。 納霍德卡團隊從雅庫特帶來的聲音訊號信標是一種獨特的裝置。 顯然,這是由具有豐富經驗的人製作的。 從技術上來說,它非常簡單,就是一個普通的氣動訊號,上面部署了LoRaWAN模組和MESH網路。

— 它有什麼獨特之處?
“一公里半外的森林裡都能聽到。” 儘管每個人的音量水平大致相同,但許多其他人並沒有經歷過這種效果。 但正確選擇氣動訊號的頻率和配置會產生這樣的結果。 我親自在大約1200公尺的距離錄製了這個聲音,非常清楚這確實是訊號的聲音以及朝向它的方向。 在現實世界的條件下,這個東西效果很好。

——同時,它看起來技術最不先進。
- 這是真實的。 它們由一塊 PVC 管製成,是最簡單、最可靠且非常有效的解決方案。 但也有其限制。 我們無法使用這些設備來尋找失去知覺的人。

— 二等項目?
- 第二類是複雜的技術解決方案,實現各種特定的搜尋模型 - 使用熱成像儀搜尋、熱成像和三色影像相結合、無人機等。

但那裡的一切都很原始。 神經網路被用在一些地方。 它們部署在個人電腦、nvidia jetson 板上以及飛機本身。 但這一切都還沒有被探索過。 實踐表明,在這些條件下使用線性演算法比神經網路更有效。 也就是說,透過熱成像儀影像上的一個點,使用線性演算法,根據物體的面積和形狀來識別一個人,效果要大得多。 神經網路幾乎什麼也沒發現。

- 因為沒有什麼可以教她的?
——他們聲稱自己教書,但結果卻極具爭議。 甚至沒有爭議的——幾乎沒有。 神經網路在這裡沒有表現出來。 人們懷疑他們要么受到了錯誤的教育,要么被教導了錯誤的東西。 如果在這些條件下正確應用神經網絡,那麼它們很可能會給出良好的結果,但您需要了解整個搜尋方法。

— 他們說神經網路很有前途。 如果你做得好,它們就會起作用。 相反,他們說熱像儀在任何情況下都沒有用。
「儘管如此,事實還是被記錄下來了。 熱像儀確實在尋找人。 就像神經網路的情況一樣,我們必須明白我們正在談論工具。 如果我們拿顯微鏡來檢查小物體。 如果我們正在釘釘子,那麼最好不要使用顯微鏡。 熱成像儀和神經網路也是如此。 正確配置的儀器,在正確的條件下正確使用,可以獲得良好的結果。 如果我們把工具用在錯誤的地方、以錯誤的方式,自然就不會得到結果。

- 好吧,如果他們在這裡說即使是腐爛的樹樁也比失踪的祖母發出更多的熱量,你怎麼能使用熱像儀呢?
- 不多。 他們檢查、查看——沒有更多了。 這個人有一個清晰的模式。 你需要明白,人是一個很具體的對象。 此外,在一年中的不同時間,這些都是不同的物體。 如果我們談論的是夏天,那麼這是一個穿著淺色 T 卹或 T 卹或在熱成像儀上發出強烈光點的襯衫的人。 如果我們談論秋天,談論冬天,那麼我們會看到一個戴著兜帽的頭,剩下的熱痕跡從兜帽下或帽子下散發出來,發光的手——其他一切都被衣服隱藏了。

所以,透過熱像儀可以清楚地看到一個人;我是親眼看到的。 另一件事是,野豬、駝鹿和熊同樣清晰可見,我們需要非常清楚地過濾我們所觀察到的東西。 僅靠熱像儀肯定是不行的;你不能拿著它,指著熱像儀說它能解決我們所有的問題。 不,一定有一個情結。 該綜合體應包括一個三色相機,可提供全彩影像或帶有 LED 背光的單色影像。 它必須配備其他額外的東西,因為熱成像儀本身只會產生斑點。

——目前進入決賽的隊伍中,誰最酷?
——說實話,我沒有特別喜歡的。 我可以向任何人丟一塊實心磚頭。 這麼說吧,我真的很喜歡第一支 Vershina 團隊的決定。 他們只有一個熱成像儀和一個三色相機。 我喜歡這種意識形態。 這些人使用技術手段進行搜索,沒有地面部隊的參與,他們根本沒有機動人員,他們只使用無人機進行搜索,但他們找到了人。 我不會說他們是否找到了他們需要的人,但他們找到了人和動物。 如果我們將熱像儀上的物體的座標與三色相機上的物體的座標進行比較,那麼我們就可以識別該物體並確定其中是否有人。

我對實施有疑問,熱像儀和相機的同步做得很粗心,實際上根本不存在。 理想情況下,該系統應具有一對立體相機、一台單色相機、一台三色相機和一台熱成像儀,並且它們都在單一時間系統中運作。 這裡的情況並非如此。 相機在單獨的系統中工作,熱像儀在單獨的系統中工作,因此他們遇到了偽影。 如果無人機的速度再高一點,就會產生非常強烈的扭曲。

— 他們是搭乘直升機飛行還是有飛機?
——這裡沒有人擁有直升機。 或者更確切地說,直升機是由其中一個團隊發射的,但這純粹是一種技術功能,以確保搜索區域的通訊。 他們身上掛了一個LOR中繼器,可以在5公里半徑範圍內提供通訊。

因此,這裡的所有搜尋飛機都是該型號的。 這也帶來了它自己的問題,因為起飛和降落並不容易。 例如,昨天的天氣狀況不允許納霍德卡團隊發射無人機。 但我想說的是:他們使用的無人機不會以現在配置的形式幫助他們。

「在半決賽中,他們只想使用無人機進行轉播。
— 納霍德卡的無人機是為照片影片拍攝和警告而製造的。 有一個信標、一個熱成像相機和一個彩色相機。 至少我從他們那裡聽到的是這樣的。 昨天他們甚至沒有拆開它。 交付時它仍然包裝完好。 但即使他們得到了它,他們也可能不會使用它。 他們採取了完全不同的策略──用腳尋找。

今天,這些人想在森林中播種信標,並用它們來尋找人類。 這是我最不喜歡的解決方案。 我很懷疑他們會收集 350 座帶到這裡的燈塔。 或者更確切地說,我們會強迫他們收集,但事實並非他們會收集所有東西。 我最喜歡一線隊的決定,因為它涉及完全放棄地面部隊。

——只是因為這個嗎? 畢竟如果你真的拿了這麼大的面積的話,或許還可以。
“它很可能會起作用,但我不喜歡丟棄配置或信標本身的配置。”

— 為 Stratonauts 留下了一塊磚頭。
— Stratonauts 有一個很酷的解決方案。 如果他們按照他們想要的方式去做,他們就會成功。 但他們在飛行器方面也遇到了問題。

他們有一個提供搜尋組的系統。 主要重點是機動地面部隊。 他們配備了信標,可以與小組進行通信,也可以與地面信標進行通信,以便在正確的地點和方向上部署搜索小組。 他們有帶有中繼器的氣球,可以在該地區提供通訊。 他們有地面固定信標,但數量很少,他們自己也承認他們是在最後一刻製作的,對他們來說這不是主要的戰術單位——他們是為了測試而製作的。 他們的數量還不少,並沒有在戰術上做出特殊的貢獻。

主要策略是集團中的每個搜尋引擎都有自己的個人追蹤器,與總部一起組合成一個資訊網路。 他們可以清楚地看到誰在什麼地方。 梳理即時進行,方向調整。

“一切看起來你真的很想將它們合而為一。”
- 是的,絕對是如此。 格里戈里·謝爾蓋耶夫和我一起走著,他看著說,「該死,多酷的東西,我希望我有那個,」我們來到其他人,「該死,多酷的東西,我希望我有那個,」我們來到一個第三,“該死,多酷的事情。”,我會在那裡找到一個人。

另外,它們是針對某些條件的部門良好解決方案。 如果你把它們結合起來,那麼你就會得到一個非常好的綜合體,它有一個單一的通信場,有一個使用氣球進行遠距離部署的系統,有一個實時跟踪和控制地面部隊的系統,有信標的射程足夠長,並且可以正確使用搜索區域並將其劃分為多個扇區,向人員提供信號,以便他前往這些區域,然後一切就變成了技術問題。 有飛行天氣 - 使用一些力量,沒有飛行天氣 - 其他,夜間 - 還有其他。

“但這一切都非常昂貴。”
— 有些很貴,有些則不貴。

— 例如,現在起飛的一架無人機的成本可能與一架波音飛機相當。
- 是的,他們的成本相當高。 但您需要明白,如果使用正確,這是一次性購買的。 您只需購買一次,然後只需在全國範圍內運輸並使用即可。 如果維護和操作得當,這種對有能力的人的一次性投資將持續相當長的時間。

— 當你查看參賽申請時,有沒有什麼是你喜歡的,但沒有進入決賽的?
——那裡有很多有趣的事。

— 你記得最有趣的事是什麼?
— 我真的記得懸掛在氣球上的生物雷達。 我笑了很久。

“甚至連問它是什麼都讓人害怕。”
— 訣竅在於,這是一個非常好的確定方法。 生物雷達的目的是在所反映的其他一切的背景下識別生物活體。 通常使用胸部振動和脈搏。 為此,使用了 100 GHz 的甚高頻雷達;它們的照射距離相當遠,可以照亮森林 150 x 200 公尺的深度。

- 那為什麼很有趣呢?
——因為這個東西只有在永久安裝時才起作用,他們想把它掛在氣球上。 他們說,“這是一個靜止的物體。” 現在我們看著氣球,它在不斷地晃動,他們要在上面掛一個東西,必須緊緊地擰在地上,否則畫面就會是這樣,上面什麼都看不清楚。

紙板無人機也很有趣。

— 紙板的?
- 是的,紙板無人機。 它很有趣。 一架用紙板黏在一起並塗上清漆的飛機。 他按照上帝的意願飛翔。 男生們想讓他朝一個方向飛,但他卻飛到了任何地方,除了朝正確的方向,最後他墜毀了,免去了痛苦。

「可以重新配置成飛行香腸的飛行百吉餅」是一個非常有趣的——來自應用程式的真實引用。 取消防水帶的外層編織層,去除橡膠,充氣後成為長管,兩邊扭絞。 他們把它綁在一起,結果發現它是一個會飛的甜甜圈,上面掛著一台相機。 而且百吉餅可以很容易地變成飛行香腸——每個人都嘲笑香腸。 為什麼,為什麼是香腸,不清楚,但很搞笑。

— 我聽說過放置在地面上的立方體,它們可以讀取振動和步數。
——是的,確實有這樣的事情。 你必須明白這個東西其實非常實用。 我知道有幾種商業產品可以做到這一點。 這是一款用於週邊安全系統的安全調諧地震儀。 但這東西專門用於關鍵基礎設施和軍事設施。 我知道加油站有三級門禁系統,第一級是地震儀。

——聽起來很有希望。 那為什麼不呢?
「事實是,保護小面積關鍵基礎設施的封閉週邊是一回事,用這些地震儀在整個森林中播種又是另一回事。 它們的活動範圍很短,最重要的是你幾乎無法區分正在奔跑的野豬、正在奔跑的人和正在奔跑的熊。 從理論上講,當然,如果你正確打開硬件,這是可能的,但這使技術變得非常複雜;在我看來,還有更簡單的方法。

每個人都被推薦去四分之一決賽,每個人都被推薦去嘗試自己的手藝。 我們在這裡看到的都是那些真正設法找到人的人。 其他人都沒有找到,所以在我看來,這場競爭是相當客觀的。 例如,你可以相信專家的意見,你也可以不相信它,但事實仍然是——他們找到了它,或者他們沒有找到它。

來源: www.habr.com

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