每年，救援人員都會搜尋數以萬計在野外失蹤的人。 從城市來看，我們的技術力量似乎非常強大，可以勝任任何任務。 看起來就像需要十幾架無人機，在每架無人機上安裝一個攝影機和一個熱成像儀，再安裝一個神經網絡，就這樣 - 它會在 15 分鐘內找到任何人。 但這根本不是真的。
到目前為止，科技面臨許多限制，救援隊正在與數百名志工一起對大片地區進行搜救。
去年，Sistema 慈善基金會啟動了 Odyssey 項目，尋找用於尋人的新技術。 數百名工程師和設計師參與其中。 但即使是精通技術和經驗豐富的人有時也沒有意識到森林對科技來說是多麼難以穿透。
2013年，兩名小女孩阿琳娜·伊凡諾娃（Alina Ivanova）和阿亞娜·維諾庫洛娃（Ayana Vinokurova）在雅庫特辛斯克村失蹤。 部署了大量力量來搜尋他們：他們為數百名志工、救援隊、潛水員和配備熱成像儀的無人機配備了設備。 直升機的錄影被公開，以便每個人都可以在網路上查看錄音。 但力量不夠。 女孩們的遭遇仍不得而知。
雅庫特很大。 如果它是一個州，那麼按面積計算，它將躋身十大州之列。 但在這片巨大的領土上居住的人口不到一百萬人。 在這樣一望無際、荒蕪的針葉林中，尼古拉·納霍德金在雅庫特救援部門工作了 12 年，其中 9 年擔任領導。 當情況比以往任何時候都更糟糕且資源稀缺時，我們必須想出新的方法來尋找人才。 正如尼古拉所說，想法並非來自美好的生活。
尼古拉·納霍德金
自2010年以來，雅庫特救援部門一直在使用無人機。 這是一個獨立於俄羅斯聯邦緊急情況部的組織，由共和國本身資助。 對於設備沒有如此嚴格的規定，因此緊急情況部很晚才開始使用無人機。 軍種內還有一個科學小組，熱情的工程師正在為救援人員開發應用技術。
「自30年代以來，緊急情況部、救援部門和各類執法機構現有的搜索方法沒有改變。 追蹤器追蹤蹤跡，狗幫助避免迷路。」科學小組組長亞歷山大·艾托夫 (Alexander Aitov) 說。 「如果找不到一個人，整個村莊，兩個，三個，就會在雅庫特崛起。 大家團結起來，梳理森林。 尋找活人，每一小時都很重要，時間很快就過去了。 永遠都不夠。 辛斯克悲劇發生時，大量人員和設備參與其中，但沒有結果。 在荒蕪的針葉林中搜尋時，也會發生類似的情況。 為了以某種方式糾正這一點，我們的想法是不把失踪者視為被動的環節，而是利用他自己的拯救自己的慾望和他對生命的積極渴望。”
救援工程師決定組裝救援燈和聲音信標 - 相當大但重量輕的設備，可以發出響亮的聲音並長時間發光，日夜吸引人們的注意。 迷路的人來到他們身邊，會找到水、餅乾和火柴，同時指示他們安靜地坐著等待救援人員。
這些信標彼此相距三公里，圍繞著失蹤人員的大致搜索區域。 它們發出低沉的聲音，就像汽車隆隆作響一樣——因為高頻在森林中的傳播情況要差得多。 那些獲救的人常常以為他們正在跟隨道路的聲音或一群即將離開的遊客。
燈塔非常簡單。 這並不是科學小組第一次實施基本但巧妙的解決方案。
「例如，他們為救援人員開發了一套漂浮服。 褲子和夾克看起來就像普通的工作服，但在水中它們可以讓人漂浮在水面上。 為了完全實用，這套西裝是兩層樓的。 內部縫有聚氨酯泡沫顆粒。 潛水員低溫潛水有了發展。 當壓縮空氣在寒冷的天氣中膨脹時，閥門會被霜覆蓋，導致人們窒息。 一些研究所不知道該怎麼辦——他們開發了特殊材料，製造了電加熱，並引入了各種現代方法。
我們的人花了 500 盧布解決了這個問題。 他們將來自氣缸的冷空氣（即使在-57℃的溫度下也會進入水下）通過一個穿過中國熱水瓶的線圈。 空氣變熱，人們進入水下並可以在那裡工作。”
但信標過於簡單，缺乏許多有用的功能。 在搜索行動中，救援人員經常需要跑很長的距離來檢查每個信標。 如果有 30 個信標，那麼救援人員必須每 3-4 小時步行 XNUMX 公里穿過針葉林。
2018 年，Sistema 慈善基金會啟動了 Odyssey 項目，這是一項團隊競賽，參賽團隊將利用新技術，嘗試尋找最新方法來營救野外失蹤人員。 尼古拉·納霍德金（Nikolai Nakhodkin）、亞歷山大·艾托夫（Alexander Aitov）和他們的朋友決定參加——他們將這個團隊稱為“Nakhodka”，並帶來了他們最簡單的設備來改進它，與其他人競爭。
據內政部稱，2017年俄羅斯有近84萬人失踪，其中一半人下落不明。 平均每名失蹤者就有一百人搜尋。 因此，奧德賽競賽的使命是「創造有助於在沒有通訊來源的森林中尋找失蹤者的技術。 這些可以是設備、感測器、無人機、新的通訊方式以及任何你能想像的東西。”
「其中一個非顯而易見的解決方案——或者說是幻想的解決方案——是配備生物雷達系統的飛艇。 但該團隊沒有原型，他們只能展示自己的想法。」競賽專家 Maxim Chizhov 說。
另一個團隊決定使用地震感測器，這種設備可以在地面振動中識別人類的腳步並顯示它們的方向。 在原型的幫助下，他們甚至找到了一個臨時演員來扮演「失落的人」（參與者親切地稱呼他們），但團隊在比賽中並沒有走得太遠。
到了2019年19月，經過列寧格勒、莫斯科和卡盧加州森林的多次訓練測試，2支表現最好的球隊進入半決賽。 他們的任務是在不到4小時的時間內，在XNUMX平方公里的區域內找到兩位群眾演員。 一個正在森林中移動，另一個則躺在一處。 每個小組都嘗試兩次尋找此人。
「在半決賽入圍者中，有一個團隊想要創造一群無人機，它們必須在人工智慧控制的樹頂下飛行，確定運動方向，繞著樹幹飛行，躲避樹枝和細枝。 使用人工智慧，它可以分析環境並識別人員。
但該解決方案距離以有效形式實施還很遠。 我認為它需要大約一年的時間才能發揮作用，至少在測試條件下是如此。」Maxim Chizhov 說。
ALB 搜尋團隊即將成功。 他們船上有一個連接對講機的揚聲器、一個可以監聽周圍空間的麥克風、一台攝像頭和一台帶有人工智能的計算機，以及一個訓練有素的神經網絡，可以實時處理來自攝像頭的圖片，人們可以可見。
「操作員可以分析不是數千張影像（這在物理上是不可能的），而是分析數十甚至單位，然後做出決定：是否改變無人機的路線，是否需要額外的無人機進行偵察，或立即派遣搜索小組。 ”
但大多數團隊都面臨類似的問題——這些技術不適合真實森林的條件。
許多人依賴的電腦視覺在公園和林地的測試中發揮了作用，但事實證明在茂密的森林中毫無用處。
大約三分之一的團隊所希望的熱成像儀也被證明是無效的。 在夏天，大多數人都消失了，樹葉溫度升高，變成了持續的熱點。 夜間短時間內搜尋起來比較容易，但仍有許多熱點－加熱的樹樁、動物等等。 攝影機可以幫助驗證可疑的地方，但在晚上它沒什麼用處。
最重要的是，熱成像儀很難取得。 「不幸的是，由於歐盟和其他國家對我們施加的限制，俄羅斯無法提供優質的熱成像儀，」依賴這項技術的 Vershina 團隊的 Alexey Grishaev 說道。
「市面上現有的熱成像儀具有每秒 5-6 幀頻率的數位輸出，以及幀速率高但影像品質低的附加類比視訊輸出。 最後我們找到了一款非常好的國產熱像儀。 可以說我們很幸運──莫斯科只有這樣的一家。 但它在一個小顯示器上顯示了一張圖片，但什麼也看不見。
大多數團隊使用視訊輸出。 我們的團隊能夠改進模型並以每秒 30 幀的頻率從中獲得高品質的數位影像。 結果是一個非常嚴肅的熱像儀。 可能只有軍用型號更好。”
但即使這些問題也只是開始。 在無人機飛越搜索區域的短時間內，攝影機和熱成像儀收集了數萬張影像。 不可能將它們即時傳輸到某個地點——森林上空沒有網路或蜂窩通訊。 於是，無人機又回到原點，從媒體下載了錄音，至少花了半個小時，最後收到的素材數量之多，根本不可能在幾個小時內看完。 在這種情況下，Vershina 團隊使用了一種特殊演算法來突出顯示檢測到熱異常的圖像。 這減少了數據處理時間。
「我們發現，並不是所有參加資格賽的隊伍都了解什麼是森林。 馬克西姆·奇佐夫在新聞發布會上宣布，在森林中，無線電訊號的傳播方式不同，並且很快就會丟失。 「我們也看到了當距離起點一公里半時失去連線時各團隊的驚訝。 對某些人來說，森林上方沒有網路是令人驚訝的。 但這是現實。 這就是人們迷路的森林。”
基於光和聲音信標的技術已經很好地展示了自己。 四支球隊進入了決賽，其中三支球隊就是依靠這個決定。 其中就有來自雅庫特的「納霍德卡」。
「當我們看到莫斯科附近的這片叢林時，我們立即意識到那裡與無人機無關。 每種工具都需要完成特定的任務，而且它們非常適合檢查大型開放空間，」Alexander Aitov 說。
到了半決賽，隊伍只剩下三人穿過森林，在搜索區域放置信標。 當許多人在解決工程問題時，納霍德卡卻像救援人員一樣工作。 「當你剛剛涵蓋該地區時，你必須運用非農業心理學。 你需要像救援者一樣，設身處地為失踪者設身處地，看看他大概能去哪裡，走什麼路。”
但此時納霍德卡燈塔已不再像幾年前雅庫特那麼簡單。 在 Sistema 撥款的幫助下，該團隊的工程師開發了無線電通訊技術。 現在，當一個人找到燈塔時，按下一個按鈕，救援人員立即收到信號，並準確地知道失踪者將在哪個燈塔等待他們。 無人機不是用於搜索，而是將無線電訊號中繼器提升到空中並增加信標啟動訊號的傳輸半徑。
另外兩個團隊開發了基於聲音信標的完整搜尋系統。 例如，MMS 救援團隊創建了一個便攜式信標網絡，其中每個信標都是一個中繼器，即使在與搜尋總部沒有直接無線電通訊的情況下，也可以傳輸有關其啟動的訊號。
「我們有一群第一次承擔這項任務的愛好者，」他們說。 「我們涉足其他行業——技術、IT，我們有來自太空領域的專家。 我們聚在一起，激烈討論，決定做出這個決定。 主要標準是低成本和易用性。 這樣，未經培訓的人就可以掌握並應用它。”
另一個團隊，Stratonauts，能夠使用類似的解決方案以最快的速度找到一個額外的。 他們開發了一種特殊的應用程序，可以追蹤無人機的位置、信標的位置以及所有救援人員的位置。 傳送信標的無人機也充當整個系統的中繼器，這樣信標發出的訊號就不會在森林中遺失。
「這並不容易。 有一天，我們全身都濕透了。 我們兩個人藉著意外之財走進了森林，他們意識到這遠遠不是去野餐。 但我們回來時又累又高興——畢竟，我們在短短 45 分鐘內就在兩次嘗試中找到了那個人，」Stratonauts 的斯坦尼斯拉夫·尤爾琴科 (Stanislav Yurchenko) 說道。
「我們使用無人機將信標移動到該區域的中心，以確保最大的覆蓋範圍。 無人機一次飛行可攜帶一個信標。 它很長，但比人更快。 我們使用小型緊湊型無人機 DJI Mavick - 一個信標就是它的大小。 這是它可以承載的最大值，但它是在預算範圍內的。 當然，我想找到一個完全自主的解決方案。 借助人工智慧，讓無人機掃描森林並確定釋放點。 我們現在有一個操作員，但一公里後，如果我們不使用其他設備，連接就會結束。 因此，下一階段我們會想出一些辦法。”
但沒有一個團隊找到一個無法動彈的人，最重要的是，他們從來不知道如何做到這一點。 理論上，只有Vershina團隊有機會找到他，儘管困難重重，他們還是透過熱成像儀和相機找到了這個人並進入了決賽。
「最初，我們的想法是使用兩架飛機型無人機，」Vershina 的 Alexey Grishaev 說道，「我們開發它們是為了確定大氣層的成分，而且我們仍然有製造全天候無人機的任務。 我們決定在這次比賽中嘗試。 每個的速度為 90 至 260 公里/小時。 無人機的高速和獨特的空氣動力學特性提供了在任何天氣條件下搜索的能力，並允許您快速掃描給定區域。”
此類裝置的優點是，在引擎關閉時它們不會墜落，而是繼續滑翔並藉助降落傘著陸。 缺點是它們的機動性不如四軸飛行器。
Vershina 主無人機配備了團隊改裝的熱成像儀和高解析度相機，而第二架無人機僅配備了照相相機。 主無人機上有一台微型計算機，它使用團隊開發的軟體獨立檢測熱異常，並透過兩個攝影機的詳細影像發送其座標。 “這樣，我們就不必查看所有實時材料，給你一個想法，每小時飛行大約 12 張圖像。”
但該團隊最近創造了飛機技術，但仍存在許多問題——發射系統、降落傘、自動駕駛儀。 「我們害怕帶他去做測試——他可能會摔倒。 我想避免技術問題。 因此，我們採用了經典的解決方案——DJI Matrice 600 Pro。”
儘管困難重重，許多相機和熱像儀被遺棄，韋爾希納還是找到了額外的設備。 這需要大量的工作，首先是熱成像儀，其次是搜尋方法本身。
三個月來，團隊測試了允許熱成像儀觀察樹冠之間地面的技術。 「有一些運氣，因為臨時演員的路線穿過這樣的森林，沒有任何熱成像儀能看到任何東西。 如果一個人累了，坐在樹下的某個地方，就不可能找到他。
從一開始，我們就拒絕用無人機徹底梳理森林。 相反，我們決定飛越空地、空地和空地來尋找這個人。 我提前到達現場研究該地區，並使用所有可用的在線地圖，僅在理論上可以看到人的地方繪製無人機路線。”
Alexey 表示，同時使用多架無人機非常昂貴（一架擁有機上搜尋技術解決方案的航空母艦成本超過 2 萬盧布），但最終這是必要的。 他相信這提供了一個發現固定額外物品的機會。 「我們最初想尋找一名臥床不起的人。 在我們看來，無論如何我們都會找到一些會移動的東西。 擁有信標的團隊只是在尋找移動的東西。”
我問納霍德卡團隊的亞歷山大·艾托夫——他們不認為大家已經提前埋了一個靜態的人嗎？ 畢竟信標對他來說沒有任何用處。
他想了想。 在我看來，所有其他團隊都在談論解決工程問題，他們的眼睛閃爍著微笑。 MMS 救援人員開玩笑說，掉落的信標可能會直接落在撒謊的人身上。 「太空人」承認，這是一項非常困難的超級任務，目前還沒有任何想法。 在我看來，來自納霍德卡的救援人員語氣中夾雜著悲傷與希望：
— 一名三歲半的女孩在我們的針葉林中消失了。 她在那裡待了十二天，十天來，大量人員進行了搜查。 當他們找到她時，她躺在草地上，從上面幾乎看不見她。 梳理才發現。
如果在三歲半的時候放置信標，孩子就已經相當有意識了。 也許她會走近他並按下按鈕。 我認為有些生命會被拯救。
- 她得救了嗎？
- 她是的。
秋天，剩下的四支隊伍將前往沃洛格達地區，擺在他們面前的任務將更加艱鉅——在半徑10公里的區域內尋找一個人。 也就是說，面積超過300平方公里。 在無人機飛行半小時的情況下，視野會被樹梢遮擋，通訊在一公里後就會消失。 正如馬克西姆·奇佐夫（Maxim Chizhov）所說，儘管他相信每個人都有機會，但沒有一個原型可以滿足這種條件。 麗莎警報搜救隊主席格里戈里·謝爾蓋耶夫補充道：
「今天我們準備好使用一些我們已經見過的技術，而且它將是有效的。 我敦促所有參與者和非參與者——夥計們，測試一下這項技術！ 快來和我們一起尋找吧！ 這樣一來，森林對於無線電訊號來說是不透明的，而且熱成像儀也無法透過樹冠看到，這對任何人來說都將不再是秘密。 我的主要夢想是用更少的努力找到更多的人。”
來源： www.habr.com