Imagine o problema - duas pessoas foram perdidas na floresta. Um deles ainda é móvel, o outro permanece imóvel e não pode se mover. O ponto em que eles foram vistos pela última vez é conhecido. O raio de pesquisa em torno dele é de 10 quilômetros. Acontece uma área de 314 km
2 . Você tem dez horas para pesquisar usando a tecnologia mais recente.
Quando ouvi a condição pela primeira vez, pensei: "pff, segure minha cerveja". Mas então vi como soluções avançadas tropeçam em tudo o que é possível e impossível de levar em conta.
No verão, escrevi como cerca de 20 equipes de engenharia tentaram resolver o problema dezenas de vezes mais facilmente, mas o fizeram até o limite e apenas quatro equipes o fizeram. A floresta acabou sendo um território de truques ocultos, onde a tecnologia moderna é impotente.
Depois, foram apenas as semifinais do concurso Odyssey, organizado pela fundação de caridade Sistema, cujo objetivo era descobrir como modernizar a busca por pessoas desaparecidas na natureza. No início de outubro, o Vologda Oblast passou sua final. Quatro equipes enfrentaram o mesmo desafio. Fui ao local assistir a um dos dias do concurso. E desta vez ele pensou que a tarefa é insolúvel. Mas eu não esperava ver um "verdadeiro detetive" para os amantes de eletrônicos de bricolage.
A neve caiu no início deste ano, mas se você mora em Moscou e acorda tarde, talvez não a veja. O que não se derreter será disperso pelos trabalhadores cem por cento. Leva sete horas para viajar de Moscou de trem e mais algumas horas de carro - e você verá que o inverno realmente começou há muito tempo.
A final ocorreu no distrito de Syamzhensky, perto de Vologda. Perto da floresta e de uma vila de três casas e meia, os organizadores da Odyssey montaram uma sede de campo - grandes tendas brancas com pistolas de calor dentro. Três equipes já pesquisaram nos dias anteriores. Ninguém falou sobre os resultados, eles estavam sob o NDA. Mas as expressões faciais davam a impressão de que ninguém havia feito isso.
Enquanto a última equipe estava se preparando para o teste, o restante dos participantes colocou seus equipamentos na rua para obter belas fotos da televisão local, mostrou e explicou como funciona. A equipe de Nakhodka de Yakutia trovejou com faróis, de modo que os repórteres entrevistados tiveram que fazer uma pausa.
Eles passaram no teste no dia anterior e tiveram o pior tempo. A neve e o vento tempestuoso nem sequer permitiram lançar o drone. Muitos faróis não puderam ser colocados porque o transporte estava interrompendo. E quando finalmente um dos dispositivos funcionou, descobriu-se que uma árvore caiu ao vento e apertou um botão. No entanto, a equipe está sendo seguida com curiosidade, porque são os mecanismos de pesquisa mais experientes.
- Eu tenho todo o time - caçadores. Eles estão esperando há muito tempo a primeira neve. Eles verão os vestígios de qualquer animal, como se estivessem pegando. Eu tive que contê-los como cães de guarda ”, diz Nikolai Nakhodkin.
Ao pentear a floresta a pé, eles provavelmente poderiam ter encontrado vestígios de uma pessoa, mas não teriam contado essa vitória - este é um concurso de tecnologia. Portanto, eles confiavam apenas em seus sinais sonoros com um poderoso som de soco.
Um dispositivo único, de fato. Pode-se ver que pessoas com grande experiência fizeram isso. Tecnicamente, é muito simples - é um aerodinâmico comum com um módulo LoRaWAN e uma rede MESH implantada nele. Pode ser ouvido por um quilômetro e meio em uma floresta. Muitos outros não têm esse efeito, embora o nível de volume seja praticamente o mesmo para todos. Mas a frequência e a configuração corretas fornecem esses resultados. Pessoalmente, gravei um som a uma distância de 1200 metros, com um entendimento muito bom de que esse é realmente o som de um sinal.
Eles parecem os de menos tecnologia e, ao mesmo tempo, têm a solução mais simples, mais confiável e muito eficaz, digamos, mas com suas próprias limitações. Não podemos pegar e, com a ajuda desses dispositivos, encontrar uma pessoa inconsciente, ou seja, esses produtos são aplicáveis apenas em uma gama muito estreita de situações.
- Nikita Kalinovsky, especialista técnico da competição
Hoje, a última das quatro equipes trabalhou - MMS Rescue. São pessoas comuns, programadores, engenheiros, engenheiros eletrônicos que nunca haviam se envolvido em pesquisas.
A idéia deles era a seguinte: com a ajuda de vários drones do tipo avião, espalhe uma centena ou duas pequenas balizas sonoras pela floresta. Eles se conectam em uma rede, onde cada unidade é um repetidor de sinal de rádio e começam a emitir um som alto. A pessoa perdida deve ouvi-la, encontrá-la, pressionar o botão e, assim, transmitir um sinal sobre o seu paradeiro.
Os UAVs estão tirando fotos no momento. A floresta de outono é quase transparente durante o dia, então a equipe esperava detectar uma pessoa mentirosa na foto. Na base, eles tinham uma rede neural treinada através da qual todas as imagens eram conduzidas.
Nas semifinais do MMS Rescue, os faróis foram espalhados com quadrocopters comuns - isso foi suficiente para quatro quilômetros quadrados. Para cobrir 314 km
2 , você precisa de um exército de helicópteros e, provavelmente, vários pontos para lançar. Portanto, na final, eles se uniram a outro time que havia desistido da competição e usava suas aeronaves Albatros.
O início da pesquisa estava marcado para as 10 da manhã. Havia uma agitação terrível na frente dele no acampamento. Jornalistas e convidados caminharam, os participantes arrastaram equipamentos para inspeção técnica. Suas táticas de plantar bosques com faróis não pareciam mais um exagero quando trouxeram e descarregaram todos os faróis - quase quinhentos pedaços.
"Cada um é baseado no arduino, por incrível que pareça." Nosso programador Boris criou um programa incrível que gerencia todos os acessórios, diz Maxim, participante do MMS Rescue: “Temos uma LoRa, nossa própria placa de design com acessórios, mosfets, estabilizadores, um módulo GPS, uma bateria recarregável e uma sirene de 12 V.
Cada farol custa cerca de 3 mil, apesar do fato de que os caras de cada rublo estavam na conta. O desenvolvimento e a produção foram de apenas dois meses. Para a maioria dos membros da equipe, o projeto MMS Rescue não é a atividade principal. Portanto, eles voltaram do trabalho e estavam em preparação até tarde da noite. Quando as peças chegaram, elas montaram e soldaram manualmente todo o equipamento. Mas o especialista técnico da competição não ficou impressionado:
"Gosto menos da solução deles." Tenho grandes dúvidas de que eles recolherão os trezentos faróis que trouxeram aqui. Em vez disso, como - nós os forçaremos a coletar, mas não o fato de que isso resultará. A pesquisa em si, provavelmente, funcionará se você plantar tantas, mas eu não gostei da configuração de queda ou da configuração dos próprios beacons.
- A tecnologia do farol reduz o número de quilômetros percorridos por pés. Os faróis, que serão espalhados agora, sugerem uma nova caminhada na floresta para coleta. E será uma distância que não reduz a quantidade de trabalho humano. Ou seja, a tecnologia em si está correta, mas talvez você precise pensar em táticas de dispersão, para que depois seja mais fácil coletar, diz Grigory Sergeyev, da Lisa Alert.
A duzentos metros do campo, a equipe de drones equipou a plataforma de lançamento. Cinco aviões. Cada um deles decola com a ajuda de um estilingue, carrega quatro faróis a bordo, espalha-os em cerca de 15 minutos, retorna e aterrissa com um para-quedas.
Caçadores desaparecidosApós o início da busca, o campo começou a esvaziar. Os jornalistas se separaram, os organizadores se espalharam pelas tendas. Decidi ficar o dia todo e ver como a equipe funcionaria. Alguns dos participantes ainda estavam envolvidos no controle dos drones, outros entraram no carro e atravessaram a floresta para montar faróis manualmente pelas estradas. Maxim ficou no campo para monitorar como a rede está sendo implantada e receber sinais dos faróis. Ele me contou mais sobre esse projeto.
- Agora estamos assistindo como a rede de faróis se desenrola, vemos faróis que apareceram na rede, o que aconteceu com eles quando os vimos pela primeira vez, e o que está acontecendo agora, vemos as coordenadas deles. A tabela é preenchida com dados.
- Sentado e esperando por um sinal?
- Grosso modo, sim. Nós nunca dispersamos 300 faróis. Portanto, veja como você pode usar os dados deles.
- Por que princípio você os espalha?
"Temos um programa que analisa o terreno e considera onde os faróis devem ser derrubados." Ela tem seu próprio conjunto de regras - então ela olha para a floresta e vê um caminho. Primeiro, ela oferecerá atirar faróis ao longo dela e depois irá para a floresta, porque quanto mais profunda, menor a probabilidade de uma pessoa estar lá. Esta é uma prática expressa por equipes de resgate e pessoas que foram perdidas. Li recentemente que um garoto desaparecido foi encontrado a 800 metros de sua casa. 800 metros - não 10 km.
Portanto, primeiro parecemos o mais próximo possível da provável área de entrada. Se uma pessoa chegou lá, provavelmente ela ainda está lá. Caso contrário, expandiremos gradualmente o limite da pesquisa. O sistema simplesmente cresce em torno do provável ponto da presença humana.
Essa tática acabou sendo o oposto da usada por mecanismos de pesquisa experientes de Nakhodka. Pelo contrário, eles calcularam a distância máxima que uma pessoa pode percorrer desde o ponto de entrada, colocaram faróis ao redor do perímetro e fecharam o anel, reduzindo o raio de busca. Ao mesmo tempo, os faróis foram arranjados para que uma pessoa não pudesse ir além do ringue sem ouvi-los.
- O que você desenvolveu especificamente para o final?
- Temos muitas coisas que mudaram. Realizamos muitos testes, medimos diferentes antenas em uma floresta, medimos a distância de viagem do sinal. Nos ensaios anteriores, tínhamos três faróis. Nós os carregamos a pé e prendemos nos troncos das árvores a uma curta distância. Agora a carcaça está adaptada para redefinir a partir de um drone.
Cai de uma altura de 80-100 metros a uma velocidade de 80-100 km / h drone, mais o vento. Inicialmente, planejamos fazer a forma do corpo na forma de um cilindro com uma asa levantada. Eles queriam colocar o centro de gravidade na forma de baterias na parte inferior do casco, e a antena subia automaticamente para conseguir uma boa comunicação entre os faróis da floresta.
"Mas eles não fizeram isso?"
"Sim, porque a asa na qual inserimos a antena era um obstáculo ao avião". Portanto, eles chegaram à forma de um tijolo. Além disso, eles tentaram resolver a questão da nutrição, porque cada elemento é pesado, é necessário amontoar a massa mínima em um pequeno prédio, mantendo a quantidade máxima de energia para que o farol não morra em uma hora.
Software modificado. 300 faróis na mesma rede podem se interromper, então fizemos o espaçamento. Há uma grande tarefa complexa.
É necessário que nossas sirenes de 12 V gritem conforme necessário, que o sistema dure pelo menos 10 horas, para que o arduino não seja reinicializado quando o LoRa for ligado, para que não haja captadores do tweeter, porque existe um dispositivo auxiliar que fornece 40 V de 12.
- E o que fazer com a pessoa mentirosa?
- Infelizmente, ninguém deu uma resposta confiável a esta pergunta. Pareceria mais sensato procurar nos cães cheiro de árvores caídas. Mas descobriu-se que os cães são encontrados por muito menos pessoas. Se a pessoa perdida estiver em algum lugar no quebra-vento, teoricamente, ela pode ser fotografada e reconhecida pelo drone. Temos dois aviões voando com esse sistema, coletamos dados no ar e analisamos na base.
- Como você analisará as fotos? Olhe através de tudo com seus olhos?
- Não, nós temos uma rede neural treinada.
- sobre o que?
- Nos dados que nós mesmos coletamos.
Quando as meias-finais foram aprovadas, os especialistas disseram que ainda há muito trabalho a ser feito para procurar pessoas usando a análise de fotos. Ideal quando o drone analisa imagens em tempo real a bordo usando uma rede neural treinada em uma enorme quantidade de dados. Na realidade, as equipes tiveram que gastar muito tempo para baixar as imagens para o computador e ainda mais para assisti-las, porque ninguém realmente tinha uma solução funcional na época.
- Agora, as redes neurais são usadas em locais e são implantadas em computadores pessoais, nas placas Nvidia Jetson e nas próprias aeronaves. Mas tudo isso é tão cru, tão discreto, diz Nikita Kalinovsky: - como a prática demonstrou, o uso de algoritmos lineares nessas condições funcionou com muito mais eficiência do que as redes neurais. Ou seja, determinar uma pessoa pelo ponto na imagem do termovisor usando algoritmos lineares de acordo com a forma do objeto deu um efeito muito maior. A rede neural não encontrou quase nada.
- Porque não havia nada para ensinar?
- Eles alegaram ter sido ensinados, mas os resultados foram extremamente controversos. Nem mesmo isso controverso - eles eram quase inexistentes. Há uma suspeita de que eles foram ensinados incorretamente ou ensinados da maneira errada. Se você aplicar corretamente redes neurais nessas condições, provavelmente elas fornecerão um bom resultado, mas você precisará entender toda a metodologia de pesquisa.
- Recentemente, lançamos uma
história com um neurônio Beeline , diz Grigory Sergeyev, - Enquanto eu estava no concurso, essa coisa encontrou uma pessoa na região de Kaluga. Ou seja, aqui está uma aplicação real das tecnologias modernas, é realmente útil para pesquisar. Mas é muito importante ter um meio que voe por um longo tempo e permita que você não mancha fotos, especialmente ao nascer e pôr do sol, quando praticamente não há luz na floresta, mas você ainda pode ver outra coisa. Se a óptica permitir, essa é uma história muito boa. Além disso, todo mundo está experimentando termovisores. Em princípio, a tendência está correta e a idéia está correta - a questão do preço é sempre preocupante.
Três dias antes, no primeiro dia das finais, a busca foi realizada pela equipe “Top” - talvez a mais avançada tecnologicamente dos finalistas. Se todo mundo confiava em faróis, a principal arma dessa equipe era um termovisor. Para encontrar um modelo de mercado capaz de fornecer pelo menos algum tipo de resultado, refine-o e personalize-o - tudo isso foi uma aventura separada. Como resultado, algo aconteceu e ouvi sussurros entusiasmados quando um castor e vários alces foram encontrados com um termovisor na floresta.
Gostei muito da decisão dessa equipe precisamente por ideologia - os caras estão pesquisando por meios técnicos sem atrair forças terrestres. Eles tinham um termovisor mais uma câmera de três cores. Eles procuraram apenas por voo, enquanto encontraram pessoas. Não vou dizer se encontraram o que precisavam ou não, mas encontraram pessoas e animais. O objeto no termovisor e o objeto na câmera de três cores foram comparados por coordenadas e foi determinado que estava precisamente de acordo com duas imagens.
Tenho perguntas sobre a implementação - a sincronização do termovisor e da câmera foi feita de forma descuidada. Idealmente, o sistema funcionaria se houvesse um par estéreo nele: uma câmera monocromática, uma câmera de três cores, um termovisor e todos funcionam em um único sistema de tempo. Isto não estava aqui. A câmera trabalhava em um sistema, o termovisor em um sistema separado, e eles tinham artefatos por causa disso. E se a velocidade do letak fosse um pouco maior, ela já causaria distorções muito fortes.
- Nikita Kalinovsky, especialista técnico da competição
Mais categoricamente sobre termovisores falou Grigory Sergeev. Quando perguntei sua opinião sobre isso no verão, ele disse que os termovisores eram apenas uma fantasia e, em dez anos, a equipe de busca nunca encontrou ninguém com a ajuda deles.
- Hoje vejo uma queda nos preços e o surgimento de modelos chineses. Mas, embora ainda seja muito caro, deixar cair uma coisa dessas é duas vezes mais doloroso que o próprio drone. Um termovisor que pode mostrar algo decentemente custa mais de 600 mil. O segundo Mavik custa cerca de 120. Além disso, o UAV já pode mostrar algo, mas o termovisor precisa de condições específicas. Se para um termovisor pudermos comprar seis maviks sem um termovisor, naturalmente agiremos com os maviks. Não vale a pena imaginar que encontraremos alguém sob as coroas - não encontraremos ninguém, as coroas não são transparentes para a estufa.
Enquanto discutíamos tudo isso, não havia muita atividade no campo. Os UAV decolaram e decolaram, em algum lugar distante a floresta estava cercada por faróis, mas não havia sinais deles, embora metade do tempo previsto já tivesse passado.
Às seis horas, notei que os caras começaram a conversar ativamente em walkie-talkies, Maxim sentou-se diante do computador, muito alarmado e sério. Tentei não me intrometer com perguntas, mas depois de alguns minutos ele veio até mim, silenciosamente se exaurindo. Um sinal veio dos faróis. Mas não de um, mas de vários de uma só vez. Com o tempo, mais da metade das unidades emitiu o sinal SOS.
Em tal situação, eu pensaria que esses são problemas com o software - a mesma falha mecânica não pode ocorrer simultaneamente em tantos dispositivos.
"Fizemos os testes duzentas vezes." Não houve problemas. Não pode ser software.
Algumas horas depois, o banco de dados estava cheio de sinais falsos e um monte de dados desnecessários. Se pelo menos um dos faróis trabalhava pressionando, Max não tinha idéia de como determiná-lo. No entanto, ele se sentou e começou a classificar manualmente tudo o que vinha dos dispositivos.
Teoricamente, o verdadeiro perdido poderia encontrar o farol, levá-lo com você e seguir em frente. Então, talvez, os caras detectassem movimento em uma das unidades. Como o estatístico que representa os perdidos se comportará? Também leva ou vai para a base sem um dispositivo?
Por volta das seis horas, os caras envolvidos em um drone chegaram à sede. Eles carregaram fotografias e encontraram em um deles traços muito claros de uma pessoa.
Os trilhos passaram por uma faixa fina entre as árvores e se esconderam do lado de fora da fotografia. Os rapazes olharam para as coordenadas, compararam a foto com o mapa e viram que estava na extremidade da zona de vôo. Os trilhos vão para o norte, onde o drone não voou. A foto foi tirada há mais de cinco horas. No walkie-talkie, alguém perguntou que horas eram. Eles responderam: "agora é a hora do nosso voo".
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— — - - , — , — , . Ainda não estamos no estágio em que as pessoas do Boston Dynamics andam pela floresta, e fumamos na beira da floresta e esperamos que elas nos tragam a avó desaparecida. Mas se você não se mover nessa direção, não se mova todo o pensamento científico, nada acontecerá. Precisamos entusiasmar a comunidade - precisamos pensar nas pessoas.