Jedes Jahr suchen Retter nach Zehntausenden von Menschen, die in freier Wildbahn verloren gehen. Aus Städten scheint unsere technologische Kraft so groß zu sein, dass sie jede Aufgabe bewältigen kann. Es scheint, nehmen Sie ein Dutzend Drohnen, hängen Sie an jeder an der Kamera und der Wärmebildkamera, schrauben Sie das neuronale Netzwerk an und alles wird in 15 Minuten jemanden finden. Das stimmt aber überhaupt nicht.
Bis jetzt stößt die Technologie auf viele Einschränkungen, und Rettungsteams durchkämmen mit Hunderten von Freiwilligen weite Gebiete.
Im vergangenen Jahr startete die Sistema Charity Foundation das Odyssey-Projekt, um neue Technologien für die Suche nach Menschen zu finden. Hunderte von Ingenieuren und Designern nahmen daran teil. Aber selbst technisch versierte und erfahrene Leute ahnten manchmal nicht, wie undurchdringlich der Wald für Technologie war.
Im Jahr 2013 verschwanden im Dorf Sinsk in Jakutien zwei kleine Mädchen - Alina Ivanova und Ayana Vinokurova. Bei ihrer Suche wurden enorme Kräfte eingesetzt: Hundert Freiwillige, Rettungsteams, Taucher und Drohnen mit Wärmebildkameras ausgerüstet. Hubschrauberaufnahmen wurden geteilt, damit alles im Internet angezeigt werden konnte. Aber es gab nicht genug Kraft. Was mit den Mädchen passiert ist, ist noch unbekannt.
Jakutien ist riesig. Wenn es ein Staat wäre, wäre er flächenmäßig in die Top Ten gekommen. Aber in einem gigantischen Gebiet leben weniger als eine Million Menschen. In solch einer endlosen verlassenen Taiga arbeitete Nikolai Nakhodkin 12 Jahre lang im Rettungsdienst von Jakutien, 9 davon - als Anführer. Wenn die Bedingungen schlechter sind und es nur wenige Ressourcen gibt, muss man neue Wege finden, um Menschen zu finden. Und wie Nikolai sagt, kommen Ideen nicht aus einem guten Leben.
Nikolay NakhodkinSeit 2010 setzt der Rettungsdienst von Jakutien Drohnen ein. Dies ist eine vom Notfallministerium der Russischen Föderation getrennte Organisation, die von der Republik selbst finanziert wird. Es gibt keine derart strengen Vorschriften für Ausrüstung, so dass im Ministerium für Notsituationen viel später Drohnen eingesetzt wurden. Ebenfalls im Dienst steht eine wissenschaftliche Gruppe, in der begeisterte Ingenieure an der Entwicklung angewandter Technologien für Rettungsschwimmer beteiligt sind.
„Die bestehenden Suchmethoden des Notfallministeriums, der Rettungsdienste, in allen Arten von Machtstrukturen haben sich seit den 30er Jahren nicht geändert. Ein Tracker folgt der Spur, der Hund hilft, nicht zu verirren “, sagt Alexander Aitov, der Leiter der wissenschaftlichen Gruppe. „Wenn eine Person nicht gefunden wird, entsteht in Jakutien ein ganzes Dorf, zwei, drei. Alle kommen zusammen und kämmen die Wälder. Es ist wichtig, jede Stunde nach einer lebenden Person zu suchen, und die Zeit läuft schnell und schnell ab. Es ist immer klein. Als sich die Tragödie in Sinsk ereignete, waren viele Menschen und Geräte beteiligt, aber ohne Ergebnis. Ähnliche Situationen gibt es in der verlassenen Taiga. Um dies irgendwie zu beheben, kam die Idee auf, die vermisste Person nicht als passive Verbindung wahrzunehmen, sondern sein eigenes Verlangen zu nutzen, um gerettet zu werden und einen aktiven Durst nach Leben zu haben. “
Rettungsingenieure beschlossen, Rettungslicht- und Soundbaken zu montieren - ziemlich große, aber leichte Geräte, die lange Zeit einen lauten Sound erzeugen und leuchten und Tag und Nacht Aufmerksamkeit erregen. Eine verlorene Person, die zu ihnen kommt, findet Wasser, Kekse und Streichhölzer - und gleichzeitig Anweisungen, still zu sitzen und auf die Retter zu warten.
Solche Leuchttürme stehen in einem Abstand von drei Kilometern voneinander und umkreisen einen ungefähren Suchbereich für die vermisste Person. Sie machen ein leises Geräusch, als ob ein Auto rumpelt - weil hohe Frequenzen im Wald viel schlechter verteilt sind. Oft dachten die Geretteten, sie würden das Geräusch der Straße oder einer Gruppe von Touristen wahrnehmen, die gerade abreisen wollten.
Die Leuchttürme waren unglaublich einfach. Dies ist nicht das erste Mal, dass ein wissenschaftliches Team elementare, aber geniale Lösungen implementiert.
„Dort haben sie zum Beispiel einen Schwimmanzug für Rettungsschwimmer entwickelt. Hosen und eine Jacke sehen aus wie gewöhnliche Arbeitskleidung, aber im Wasser halten sie eine Person über Wasser. Der Anzug ist zweilagig. Polyurethanschaumgranulat wird innen eingenäht. Es gibt eine Entwicklung für das Tauchen eines Tauchers bei niedriger Temperatur. Mit der Ausdehnung der Druckluft in der Kälte werden die Ventile mit Raureif bedeckt und eine Person erstickt. Einige Institute konnten sich nicht vorstellen, was sie damit anfangen sollten - sie entwickelten spezielle Materialien, heizten elektrisch und führten alle möglichen modernen Ansätze ein.
Unsere Jungs haben das Problem für 500 Rubel gelöst. Sie ließen die kalte Luft, die aus dem Tank kommt (und unter Wasser zu -57 geht), durch eine Spule, die durch eine chinesische Thermoskanne geleitet wurde. Die Luft erwärmt sich, die Menschen gehen unter Wasser und können dort arbeiten. “
Aber die Beacons sind zu einfach, es fehlten ihnen viele nützliche Funktionen. Während der Suchaktionen musste der Retter regelmäßig große Entfernungen zurücklegen, um jeden Leuchtturm zu überprüfen. Wenn es zehn Leuchttürme gibt, bedeutet dies, dass der Retter alle 3-4 Stunden 30 km durch die Taiga fahren muss.
Im Jahr 2018 startete die Sistema Charity Foundation das Odyssey-Projekt, einen Wettbewerb für Teams, die mithilfe neuer Technologien versuchen werden, die neuesten Wege zu finden, um vermisste Menschen in freier Wildbahn zu retten. Nikolai Nakhodkin und Alexander Aitov mit Freunden beschlossen, daran teilzunehmen - sie nannten das Team „Nakhodka“ und brachten ihr einfachstes Gerät mit, um es im Wettbewerb mit anderen zu verbessern.
Nach Angaben des Innenministeriums sind 2017 in Russland fast 84.000 Menschen verschwunden, von denen die Hälfte nicht gefunden wurde. Jede vermisste Person wurde im Durchschnitt von hundert Personen gesucht. Daher bestand die Mission des Odyssey-Wettbewerbs darin, „Technologien zu entwickeln, die helfen, vermisste Menschen im Wald ohne Kommunikationsquelle zu finden. Es können Instrumente, Sensoren, Drohnen, neue Kommunikationsmittel und alles sein, was Ihre Fantasie kann. “
„Von den nicht offensichtlichen Lösungen - oder Fantasy-Lösungen - können wir ein Luftschiff nennen, das mit einem Bio-Radarsystem ausgestattet ist. Das Team hatte jedoch keinen Prototyp und beschränkte sich darauf, seine Idee vorzustellen “, sagt Maxim Chizhov, Experte für den Wettbewerb.
Ein anderes Team entschied sich für einen seismischen Sensor - ein Gerät, das unter den Vibrationen am Boden menschliche Schritte erkennen und die Richtung anzeigen kann, aus der sie kommen. Mit dem Prototyp gelang es ihnen sogar, Extras zu finden, die einen „Verlust“ darstellten (wie die Teilnehmer sie liebevoll nannten), aber das Team ging im Wettbewerb nicht weit.
Nach mehreren Trainingstests in den Wäldern der Regionen Leningrad, Moskau und Kaluga erreichten die 19 besten Teams im Juni 2019 das Halbfinale. Sie hatten die Aufgabe, auf einem Grundstück von 4 Quadratkilometern in weniger als 2 Stunden zwei Statisten zu finden. Einer reiste durch den Wald, der andere lag an einem Ort. Jedes Team hatte zwei Versuche, eine Person zu finden.
„Unter den Halbfinalisten wollte ein Team einen Schwarm Drohnen erschaffen, der unter den Kronen von Bäumen fliegen sollte, die von künstlicher Intelligenz kontrolliert werden, die Bewegungsrichtung bestimmen, um die Stämme herumfliegen, Ästen und Zweigen ausweichen. Mit KI analysierte er die Umgebung und identifizierte die Person.
Diese Lösung ist jedoch noch weit von der Implementierung in einer funktionierenden Form entfernt. Ich denke, es wird ungefähr ein Jahr dauern, bis es auch unter Testbedingungen funktioniert “, sagt Maxim Chizhov.
Nahe am Erfolg war das ALB Search-Team. Sie hatten einen Lautsprecher an Bord, der mit dem Walkie-Talkie verbunden war, ein Mikrofon, das den umgebenden Raum abhören konnte, eine Kamera und einen Computer mit KI sowie ein trainiertes neuronales Netzwerk, das Echtzeitbilder von der Kamera verarbeitete, in denen eine Person aufleuchten konnte.
"Der Bediener könnte nicht Tausende von Bildern analysieren, was physikalisch unmöglich ist, sondern Dutzende oder sogar Einheiten, und dann entscheiden, ob die Route der Drohne geändert werden soll, ob eine zusätzliche Drohne für die Aufklärung benötigt wird, oder sofort eine Suchgruppe senden."
Die meisten Teams hatten jedoch ähnliche Probleme - die Technologie war nicht an die Bedingungen eines echten Waldes angepasst.
Computer Vision, auf die sich viele stützten, funktionierte beim Testen in Parks und Wäldern - erwies sich jedoch in einem dichten Wald als nutzlos.
Die Wärmebildkameras, auf die etwa ein Drittel der Teams gehofft hatte, waren ebenfalls unwirksam. Im Sommer - und zu diesem Zeitpunkt verschwinden die meisten Menschen - erwärmt sich das Laub, so dass es sich in einen kontinuierlichen Hot Spot verwandelt. Nachts ist es einfacher, in kleinen Abständen zu suchen, aber es gibt immer noch viele Hitzepunkte - erhitzte Stümpfe, Tiere und vieles mehr. Eine Kamera könnte helfen, verdächtige Orte zu überprüfen, ist aber nachts wenig hilfreich.
Darüber hinaus war es schwierig, Wärmebildkameras zu bekommen. „Aufgrund der Einschränkungen, die uns die EU und andere Länder auferlegt haben, sind in Russland leider keine guten Wärmebildkameras verfügbar“, sagte Alexei Grishaev vom Top-Team, das sich auf diese Technologie stützte.
„Auf dem Markt erhältliche Wärmebildkameras verfügen über einen digitalen Ausgang mit einer Frequenz von 5 bis 6 Bildern pro Sekunde und einen zusätzlichen analogen Videoausgang mit einer hohen Bildrate bei geringer Bildqualität. Als Ergebnis fanden wir eine sehr gute chinesische Wärmebildkamera. Wir können sagen, dass wir Glück hatten - in Moskau gab es nur einen. Aber er gab ein Bild auf einem kleinen Monitor heraus, auf dem nichts zu sehen war.
Die meisten Teams verwendeten nur die Videoausgabe. Unser Team konnte das Modell fertigstellen und daraus ein qualitativ hochwertiges digitales Bild mit einer Frequenz von 30 Bildern pro Sekunde erhalten. Das Ergebnis war eine sehr ernsthafte Wärmebildkamera. Besser wahrscheinlich nur militärische Modelle. "
Aber auch diese Probleme sind nur der Anfang. In der kurzen Zeit, in der das UAV über den Suchbereich flog, nahmen Kameras und Wärmebildkameras Zehntausende von Bildern auf. Es war unmöglich, sie an einen Punkt im laufenden Betrieb zu übertragen - es gab keine Internet- oder Mobilfunkkommunikation über den Wald. Daher kehrte die Drohne auf den Punkt zurück, Aufzeichnungen wurden von ihren Trägern heruntergeladen und verbrachten mindestens eine halbe Stunde damit, und am Ende erhielten sie eine solche Menge an Material, dass es physisch unmöglich war, sie selbst stundenlang anzusehen. In dieser Situation verwendete das „Top“ -Team einen speziellen Algorithmus, der Bilder extrahierte, bei denen thermische Anomalien festgestellt wurden. Dies reduzierte die Datenverarbeitungszeit.
„Wir haben gesehen, dass nicht alle Teams, die zu den Qualifikationstests kamen, verstanden haben, was Wald ist. Dass sich ein Funksignal in einem Wald anders ausbreitet und ziemlich schnell verloren geht “, kündigte Maxim Chizhov auf einer Pressekonferenz an. „Wir haben die Überraschung der Teams gesehen, als die Verbindung bereits anderthalb Kilometer vom Startpunkt entfernt verschwand. Für einige war es eine Überraschung, dass es im Internet kein Internet gab. Aber es ist eine Realität. Dies ist der Wald, in dem Menschen verloren gehen. “
Die auf Licht- und Tonleuchten basierende Technologie hat sich bewährt. Vier Teams erreichten das Finale, von denen sich drei genau auf diese Entscheidung stützten. Unter ihnen ist Nachodka aus Jakutien.
„Als wir diesen Dschungel in der Nähe von Moskau sahen, wurde uns sofort klar, dass es nichts mit Drohnen zu tun hat. Jedes Werkzeug wird für seine Aufgabe benötigt und eignet sich gut zur Erkundung großer Freiflächen “, sagt Alexander Aitov.
Bis zum Halbfinale im Team waren nur drei Personen zu Fuß durch den Wald gegangen und hatten Leuchtfeuer im Suchbereich platziert. Und während viele technische Probleme lösten, arbeitete Nachodka wie Retter. "Es ist nicht notwendig, Agrarpsychologie anzuwenden, wenn Sie einfach das Gebiet abdecken. Wir müssen uns als Rettungsschwimmer verhalten, uns an die Stelle des Vermissten setzen und die ungefähre Richtung betrachten, in die er gehen kann, welche Wege. “
Aber selbst die Leuchttürme von Nachodka waren zu diesem Zeitpunkt nicht so einfach wie vor einigen Jahren in Jakutien. Mit Zuschüssen von Sistema entwickelten die Ingenieure des Teams die Funktechnologie. Wenn eine Person einen Leuchtturm findet, drückt sie einen Knopf, die Retter erhalten sofort ein Signal und wissen genau, auf welchen Leuchtturm die Verlorenen warten werden. Ein UAV wird nicht für die Suche benötigt, sondern um den Funksignal-Repeater in die Luft zu heben und den Übertragungsradius des Aktivierungssignals von den Beacons zu vergrößern.
Zwei weitere Teams entwickelten ganze Suchmaschinen auf Basis von Sound Beacons. Das MMS Rescue-Team hat beispielsweise ein Netzwerk von tragbaren Beacons erstellt, in denen jedes Beacon ein Repeater ist, mit dem Sie ein Signal über seine Aktivierung senden können, auch wenn keine direkte Funkverbindung mit der Suchzentrale besteht.
„Wir haben eine Gruppe von Enthusiasten, die diese Aufgabe zum ersten Mal übernommen haben“, sagen sie. „Wir waren in anderen Branchen tätig - Technologie, IT, wir haben Spezialisten aus dem Weltraumbereich. Wir kamen zusammen, stürmten und beschlossen, eine solche Entscheidung zu treffen. Die Hauptkriterien waren niedrige Kosten und Benutzerfreundlichkeit. Damit sich Menschen ohne Ausbildung bewerben können. “
Ein anderes Team - "Stratonauts" -, das eine ähnliche Lösung verwendete, konnte schneller als jeder andere Extras finden. Sie entwickelten eine spezielle Anwendung, die die Position der Drohne, den Standort der Leuchttürme und die Position aller Retter verfolgte. Die Drohne, die die Beacons lieferte, fungierte auch als Relais für das gesamte System, damit das Signal der Beacons nicht im Wald verloren geht.
„Es war nicht einfach. Eines Tages wurden wir gut nass. Zwei unserer Leute gingen durch den Windschutz in den Wald und stellten fest, dass dies alles andere als ein Picknickausflug war. Aber müde und zufrieden kehrten wir zurück - trotzdem haben wir die Person bei beiden Versuchen in nur 45 Minuten gefunden “, sagt Stanislav Yurchenko von Stratonavtov.
„Wir haben Leuchttürme mit Drohnen in die Mitte der Zone gebracht, um die größtmögliche Abdeckung zu gewährleisten. Eine Drohne kann ein Leuchtfeuer in einem Flug tragen. Dies ist eine lange Zeit - aber schneller als eine Person. Wir haben die kleinen kompakten Drohnen DJI Mavick verwendet - ein Leuchtfeuer von der Größe. Dies ist das Maximum, das er tragen kann, aber es stellt sich heraus, Budget. Natürlich möchte ich eine völlig autonome Lösung finden. Mit KI, damit die Drohne den Wald scannt und die Abwurfpunkte ermittelt. Wir haben jetzt einen Operator, und nach einem Kilometer endet die Verbindung, wenn Sie keine zusätzlichen Geräte verwenden. Deshalb werden wir uns in der nächsten Phase etwas einfallen lassen. “
Aber kein einziges Team hat eine immobilisierte Person gefunden, und vor allem haben sie nie herausgefunden, wie das geht. Theoretisch hatte nur das „Top“ -Team die Chance, es zu finden, das trotz aller Schwierigkeiten eine Person finden und mit einer Wärmebildkamera und einer Kamera ins Finale kommen konnte.
„Anfangs hatten wir die Idee, zwei Drohnen vom Typ Flugzeug einzusetzen“, sagt Aleksey Grishaev von „Top“. „Wir haben sie entwickelt, um die Zusammensetzung der Atmosphäre zu bestimmen, und wir haben immer noch die Aufgabe, ein Allwetter-UAV herzustellen. Wir haben beschlossen, sie in diesem Wettbewerb zu versuchen. Die Geschwindigkeit beträgt jeweils 90 bis 260 km / h. Die hohe Geschwindigkeit und die einzigartigen aerodynamischen Eigenschaften des UAV bieten die Möglichkeit, bei jedem Wetter zu suchen und einen bestimmten Bereich schnell zu scannen. “
Der Vorteil solcher Geräte ist, dass sie beim Abstellen des Motors nicht herunterfallen, sondern weiterhin planen und auf einem Fallschirm sitzen. Weniger - sie sind nicht so wendig wie Quadrocopter.
Auf der Verkhnyaya-Hauptdrohne sind eine Wärmebildkamera und eine vom Team modifizierte hochauflösende Kamera installiert, auf der zweiten nur eine Kamera. An Bord des Haupt-UAV befindet sich ein Mikrocomputer, der mithilfe der vom Team entwickelten Software unabhängig voneinander thermische Anomalien erkennt und deren Koordinaten mit einem detaillierten Bild von beiden Kameras sendet. "Wir müssen also nicht das gesamte Material live ansehen, und dies sind zum Verständnis etwa 12.000 Bilder pro Flugstunde."
Aber das Team hat kürzlich die Technologie des Flugzeugs entwickelt, und es gab immer noch viele Probleme damit - mit dem Startsystem, mit einem Fallschirm, mit einem Autopiloten. „Wir hatten Angst, ihn auf die Probe zu stellen - er könnte einfach fallen. Ich wollte technische Probleme vermeiden. Deshalb haben sie die klassische Entscheidung getroffen - DJI Matrice 600 Pro. "
Trotz aller Schwierigkeiten, aufgrund derer viele Kameras und Wärmebildkameras aufgegeben wurden, konnte Vertex Extras finden. Dies erforderte viel Arbeit, zum einen mit einer Wärmebildkamera und zum anderen mit den Suchmethoden selbst.
Drei Monate lang testete das Team die Technologie, mit der die Wärmebildkamera den Boden zwischen den Kronen sehen konnte. „Es gab ein bisschen Glück, denn die Route der Statisten verlief durch solche Wälder, dass kein einziger Wärmebildkamera etwas sehen würde. Und wenn eine Person müde ist und irgendwo unter dem Baum sitzt, ist es unrealistisch, sie zu finden.
Von Anfang an haben wir uns geweigert, den Wald mit unseren UAVs vollständig zu kämmen. Stattdessen haben wir uns entschlossen, einen Mann zu suchen, der über Lichtungen, Lichtungen und Freiflächen fliegt. "Ich bin im Voraus am Ort angekommen, um die Gegend zu erkunden, und habe mit allen online verfügbaren Karten Routen für UAVs nur über die Orte gezeichnet, an denen eine Person theoretisch sichtbar sein könnte."
Laut Alexei ist der gleichzeitige Einsatz mehrerer Drohnen in einem Haufen sehr teuer (ein Träger mit einer technischen Lösung für die Suche an Bord kostet mehr als 2 Millionen Rubel), aber im Endeffekt wird es notwendig sein. Er glaubt, dass dies eine Chance gibt, stationäre Extras zu erkennen. „Wir wollten zunächst nach einer bettlägerigen Person suchen. Es schien uns, dass wir sowieso einen bewegenden finden konnten. Und die Teams mit den Leuchttürmen suchten nur nach dem Umzug. “
Ich habe Alexander Aitov vom Nakhodka-Team gefragt - glauben sie nicht, dass jeder bereits im Voraus eine statische Person begraben hat? Leuchtfeuer sind für ihn schließlich nutzlos.
Er dachte einen Moment nach. Es schien mir, dass alle anderen Teams mit einem Lächeln und einem Augenzwinkern über die Lösung technischer Probleme sprachen. Die Jungs von MMS Rescue scherzten, dass ein weggeworfenes Leuchtfeuer direkt auf eine lügende Person fallen könnte. Die "Stratonauts" erkannten, dass dies eine sehr schwierige Aufgabe ist, für die es noch keine Ideen gibt. Und der Retter aus Nachodka sprach, wie es mir schien, mit einer Mischung aus Traurigkeit und Hoffnung:
- Wir haben in dreieinhalb Jahren ein Mädchen in der Taiga verloren. Sie verbrachte zwölf Tage dort und zehn Tage wurden von einer großen Anzahl von Menschen durchsucht. Als sie sie fanden, lag sie im Gras, von oben war sie praktisch unsichtbar. Nur durch Kämmen gefunden.
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„Heute sind wir bereit, einige der Technologien zu verwenden, die wir gesehen haben, und sie werden effektiv sein. Und ich fordere alle Teilnehmer und Nichtteilnehmer auf - Leute, testet die Technologie! Komm zu uns auf der Suche! Und dann ist es für niemanden ein Geheimnis, dass der Wald für das Funksignal undurchsichtig ist und die Wärmebildkamera nicht durch die Kronen sieht. Mein Haupttraum ist es, mehr Menschen mit weniger Macht zu finden. “