Поисковые технологии
Геоинформационные сервисы
Гаджеты
Будущее здесь
26 июня

Инженеры спасают пропавших в лесу людей, но лес пока не сдается



Каждый год спасатели ищут десятки тысяч пропавших в диких условиях людей. Из городов наша технологическая мощь кажется настолько огромной, что ей по плечу любая задача. Вроде, возьми десяток дронов, повесь на каждый по камере и тепловизору, прикрути нейросетку и все — найдет кого угодно за 15 минут. Но это совсем не так.

До сих пор технологии упираются в массу ограничений, а спасательные отряды прочесывают огромные площади сотнями волонтеров.

В прошлом году благотворительный фонд «Система» запустил проект «Одиссея» чтобы найти новые технологии поиска людей. В нем приняли участие сотни инженеров и конструкторов. Но даже подкованные технически и опытные люди иногда не подозревали, насколько лес непробиваем для технологий.



В 2013 году в селе Синск в Якутии пропали две маленькие девочки — Алина Иванова и Аяна Винокурова. На их поиски бросили колоссальные силы: снарядили сотню волонтеров, бригады спасателей, водолазов, беспилотники с тепловизорами. Съемки с вертолета выкладывали в общий доступ, чтобы записи могли просматривать все в интернете. Но сил не хватило. Что случилось с девочками неизвестно до сих пор.

Якутия огромна. Если бы она была государством, то вошла бы в десятку крупнейших по площади. Но на гигантской территории живет меньше миллиона человек. В такой бескрайней безлюдной тайге Николай Находкин 12 лет работал в Cлужбе спасения Якутии, 9 из которых — руководителем. Когда условия тяжелее некуда, а ресурсов мало, приходится выдумывать новые способы поиска людей. И как говорит Николай, идеи появляются не от хорошей жизни.


Николай Находкин

С 2010 года Служба спасения Якутии пользуется беспилотниками. Это отдельная от МЧС РФ организация, финансируемая самой республикой. Там нет таких жестких регламентов к снаряжению, поэтому в МЧС беспилотники стали применять значительно позже. Также при службе существует научная группа, где инженеры-энтузиасты занимаются разработкой прикладных технологий для спасателей.

«Существующие способы поиска, которые есть у МЧС, у служб спасения, во всяких силовых структурах — не меняются с 30-х годов. Следопыт идет по следу, собака помогает не сбиваться», рассказывает Александр Аитов, который был руководителем научной группы. «Если человека не находят, в Якутии поднимается целая деревня, две, три. Все объединяются и прочесывают леса. Для поиска живого человека каждый час важен, а время уходит быстро-быстро. Его всегда мало. Когда случилась трагедия в Синске, было задействовано очень много людей и техники, но без результата. Похожие ситуации бывают в поисках в безлюдной тайге. Чтобы как-то это исправить, пришла идея не воспринимать пропавшего как пассивное звено, а использовать его собственную тягу спастись и активную жажду жизни».

Спасатели-инженеры решили собрать спасательные свето-звуковые маяки — довольно крупные, но легкие устройства, которые издают громкий звук и светятся долгое время, привлекая к себе внимание днем и ночью. Потерявшийся человек, придя на них, найдет воду, галеты и спички — а заодно и инструкцию сидеть на месте и ждать спасателей.

Такие маяки стоят на расстоянии трех километров друг от друга и опоясывают примерную зону поиска пропавшего. Звук они издают низкий, как будто рокочет машина — потому что высокие частоты гораздо хуже распространяются в лесу. Часто спасенные думали, что идут на звук дороги или собирающейся уезжать компании туристов.



Маяки были невероятно простыми. Научная группа уже не в первый раз внедряла элементарные, но гениальные решения.

«Там к примеру разработали плавающий костюм для спасателей. Штаны и куртка выглядят как обычная спецодежда, но в воде они поддерживают человека на плаву. Если говорить совсем утилитарно, костюм двухслойный. Внутри вшиты гранулы пенополиуретана. Есть разработка для погружения водолаза при низкой температуре. При расширении сжатого воздуха на морозе клапана покрываются инеем, и человек задыхается. Несколько институтов не могли придумать, что с этим делать — разрабатывали специальные материалы, делали электрообогрев, внедряли всякие современные подходы.

Наши ребята решили проблему за 500 рублей. Холодный воздух, который идет из баллона (а под воду ходят и в -57) они пропускали через змеевик, пропущенный через китайский термос. Воздух нагревается, люди идут под воду и могут там работать».

Но маяки слишком просты, многих полезных функций им не хватало. Во время поисковых операций спасателю регулярно приходилось пробегать огромные расстояния, чтобы проверить каждый маяк. Если маяков десять — значит спасатель должен проходить 30 км по тайге каждые 3-4 часа.

В 2018 году благотворительный фонд «Система» запустил проект «Одиссея» — конкурс для команд, которые с помощью новых технологий попытаются найти новейшие способы для спасения пропавших людей в дикой природе. Николай Находкин и Александр Аитов с друзьями решили принять участие — назвали команду «Находка» и повезли свое простейшее устройство, чтобы совершенствовать его в соревновании с другими.





По данным МВД в 2017 году в России пропало почти 84 тысячи человек, и половину из них не нашли. Каждого пропавшего в среднем искали сто человек. Поэтому миссией конкурса «Одиссея» стало «создать технологии, которые помогут находить пропавших людей в лесу без источника связи. Это могут быть приборы, датчики, беспилотники, новые средства связи и все, на что только способно ваше воображение».

«Из неочевидных решений – или фантазийных – можно назвать дирижабль, оборудованный системой биорадиолокации. Но у команды не было прототипа, и они ограничились лишь презентацией своей идеи», рассказывает эксперт конкурса Максим Чижов.

Другая команда решила использовать сейсмодатчик — прибор, который среди вибраций на земле может распознать человеческие шаги и показать направление, откуда они доносятся. С помощью прототипа даже удалось найти статиста, который изображал «потеряшку» (как ласково их назвали участники), но далеко в конкурсе команда не прошла.

К июню 2019 года после нескольких тренировочных испытаний в лесах Ленинградской, Московской и Калужской областей 19 лучших команд вышли в полуфинал. Перед ними была поставлена задача — менее чем за 2 часа на участке 4 квадратных километра найти двух статистов. Один передвигался по лесу, другой лежал на одном месте. У каждой команды было две попытки на поиск человека.

«Среди полуфиналистов одна команда хотела создать рой дронов, который должен был летать под кронами деревьев, управляемый искусственным интеллектом, определяя направление движения, облетая стволы, уворачиваясь от веток и сучьев. Используя ИИ, он бы анализировал окружающую обстановку и выявлял человека.



Но это решение еще достаточно далеко от реализации в функционирующем виде. Я думаю, понадобится около года, чтобы оно заработало хотя бы в тестовых условиях», рассказывает Максим Чижов.

Близка к успеху была команда «ALB-поиск». У них на борту был громкоговоритель, который подключался к рации, микрофон, который мог слушать окружающее пространство, камера и вычислитель с ИИ и обученной нейросетью, которая обрабатывала снимки с камеры в режиме реального времени, где мог засветиться человек.

«Оператор мог бы анализировать не тысячи снимков, что физически невозможно, а десятки или даже единицы, и затем принимать решение: изменить ли маршрут дрона, нужен ли дополнительный дрон для разведки или сразу отправить поисковую группу».

Но большинство команд столкнулись с похожими проблемами — технологии оказались не приспособлены к условиям реального леса.





Компьютерное зрение, на которое полагались многие, работало при испытаниях в парках и редколесье — но оказалось бесполезным в густом лесу.

Тепловизоры, на которые надеялось около трети команд, тоже оказались неэффективны. Летом — а в это время пропадает больше всего людей — листва нагревается так, что превращается в сплошное горячее пятно. Легче вести поиски в небольшой промежуток ночью, но тепловых пятен все равно много — нагретые пни, животные и многое другое. Для верификации подозрительных мест могла бы помочь камера, но ночью от нее мало пользы.

Ко всему прочему тепловизоры оказалось сложно достать. «К сожалению из-за ограничений, наложенных на нас ЕС и другими странами, хорошие тепловизоры в России недоступны», рассказал Алексей Гришаев из команды «Вершина», которая как раз полагалась на эту технологию.

«Доступные на рынке тепловизоры имеют цифровой выход с частотой 5-6 кадров в секунду и дополнительный аналоговый видеовыход с высокой частотой кадров, но низким качеством изображения. В итоге мы нашли очень хороший китайский тепловизор. Можно сказать, нам повезло — в Москве такой был всего один. Но он выдавал картинку на маленький мониторчик, где ничего не было видно.

Большинство команд использовали именно видеовыход. Наша команда смогла доработать модель и получить с него качественное цифровое изображение с частотой 30 кадров в секунду. Получился тепловизор очень серьезного уровня. Лучше, наверное, только военные модели».

Но даже эти проблемы — только начало. За то короткое время, что БПЛА летал над зоной поиска, камеры и тепловизоры набирали десятки тысяч снимков. Передавать их на точку на лету было невозможно — ни интернета, ни сотовой связи над лесом не было. Поэтому беспилотник возвращался на точку, с его носителей сгружали записи, тратя на это не меньше получаса, а в итоге получали такое количество материала, что физически не отсмотреть и за часы. В этой ситуации команда «Вершина» использовала специальный алгоритм, который выделял снимки, где были обнаружены тепловые аномалии. Это сокращало время обработки данных.

«Мы увидели, что не все команды, которые пришли на квалификационные испытания, понимали, что такое лес. Что в лесу по-другому распространяется радиосигнал и теряется достаточно быстро», объявлял на пресс-конференции Максим Чижов. «Видели и удивление команд, когда связь пропадала уже на расстоянии в полтора километра от точки старта. Для некоторых было неожиданностью отсутствие интернета над лесом. Но это реальность. Это тот лес, где теряются люди».

Хорошо себя показала технология на базе светозвуковых маяков. В финал вышли четыре команды, три из которых опирались именно на это решение. Среди них — и «Находка» из Якутии.





«Когда мы увидели эти подмосковные джунгли, сразу поняли — с беспилотниками там делать нечего. Каждый инструмент нужен для своей задачи, а они хороши для осмотра больших открытых пространств», — говорит Александр Аитов.

К полуфиналу в команде были всего три человека, которые пошли по лесу пешком и расставили маяки в зоне поиска. И пока многие решали инженерные задачи, Находка работала, как спасатели. «Надо применять не аграрную психологию, когда просто кроешь площадь. Надо вести себя как спасатель, ставить себя на место пропавшего, смотреть примерное направление, куда он может идти, какими тропами».

Но и маяки «Находки» к этому моменту уже не были такими простыми, как несколько лет назад в Якутии. С помощью грантов «Системы» инженеры команды разработали технологию радиосвязи. Теперь, находя маяк, человек нажимает кнопку, спасатели сразу получают сигнал и точно знают, у какого маяка потерявшийся будет их ждать. БПЛА нужен не для поиска, а для того, чтобы поднять в воздух ретранслятор радиосигнала и увеличить радиус передачи сигнала активации от маяков.

Еще две команды разработали на основе звуковых маяков целые поисковые комплексы. Например, команда ММS Rescue создала сеть портативных маяков, где каждый маяк является ретранслятором, что позволяет передавать сигнал о его активации даже в случае отсутствия прямой радиосвязи со штабом поиска.

«У нас группа энтузиастов, которые взялись за такую задачу впервые», говорят они. «Мы занимались другими отраслями — техникой, ИТ, у нас есть специалисты из космической области. Мы собрались, поштурмили и решили делать такое решение. Основными критериями были низкая себестоимость и простота использования. Чтобы люди без обучения могли брать и применять».

Другая команда — «Стратонавты» — с помощью похожего решения смогла найти статиста быстрее всех. Они разработали специальное приложение, которое отслеживало и положение дрона, и местонахождения маяков, и положение всех спасателей. Дрон, который доставлял маяки, выступал также и ретранслятором для всей системы, чтобы сигнал от маяков не затерялся в лесу.

«Это было не просто. В один из дней мы хорошо промокли. Два наших человека пошли в лес сквозь бурелом, и они поняли, что это далеко не выезд на пикник. Но уставшие и довольные вернулись — все таки мы нашли человека в обеих попытках всего за 45 минут», рассказывает Станислав Юрченко из «Стратонавтов».

«Мы вынесли с помощью дронов маяки в центр зоны чтобы обеспечить наибольшее покрытие. За один полет дрон может перенести один маяк. Это долго — но быстрее, чем человек. Мы использовали маленькие компактные дроны DJI Mavick — один маяк с него размером. Это максимум, что он может нести, зато получается бюджетно. Конечно, хотелось бы найти полностью автономное решение. С ИИ, чтобы дрон сканировал лес и определял точки сброса. У нас сейчас есть оператор, а через километр, если не использовать дополнительных приспособлений — связь кончается. Поэтому в следующем этапе будем что-то придумывать».

Но ни одна команда не нашла обездвиженного человека, и самое главное — так и не придумала, как это сделать. Теоретически, шансы найти его остались только у команды «Вершина», которая вопреки всем трудностям смогла найти человека и пройти в финал при помощи тепловизора и камеры.





«Изначально у нас была идея использовать два беспилотника самолетного типа», — рассказывает Алексей Гришаев из «Вершины», — «Мы разрабатывали их для определения состава атмосферы, и у нас до сих пор есть задача сделать всепогодный БПЛА. Мы решили попробовать их и в этом конкурсе. Скорость каждого — от 90 до 260 км/ч. Большая скорость и уникальные аэродинамические характеристики БПЛА обеспечивают возможность поиска при любых погодных условиях и позволяют достаточно быстро просканировать заданный район».

Преимущество таких аппаратов в том, что они не падают, когда отключается двигатель, а продолжают планировать и садятся на парашюте. Минус — они не такие маневренные, как квадрокоптеры.

На основном беспилотнике «Вершины» установлен доработанный командой тепловизор и фотокамера высокого разрешения, на втором только фотокамера. На борту основного БПЛА находится микрокомпьютер, который с помощью разработанного командой программного обеспечения самостоятельно обнаруживает тепловые аномалии и присылает их координаты с детальным изображение с обеих камер. «Таким образом, нам не приходится отсматривать весь материал в живую, а это, для понимания, около 12 000 снимков за час полета.»

Но технологию самолета команда создала недавно, и с ним еще было много проблем — с системой запуска, с парашютом, с автопилотом. «Мы побоялись его брать на испытания — он мог просто свалиться. Хотелось избежать технических заморочек. Поэтому взяли классическое решение — DJI Matrice 600 Pro».

Несмотря на все трудности, из-за которых многие отказались от камер и тепловизоров, Вершина смогла найти статиста. Это потребовало большой работы, во-первых с тепловизором, во-вторых с самими способами поисков.

В течении трёх месяцев команда тестировала технологию, которая позволила тепловизору просматривать землю между крон. «Была доля везения, потому что маршрут статистов пролегал через такие леса, что ни один тепловизор ничего не увидит. И если человек устал и сел где-нибудь под елкой — найти его будет нереально.
Мы с самого начала отказались от полного прочесывания леса нашими БПЛА. Вместо этого мы решили искать человека, летая над просеками, полянами и открытыми участками. Я приехал на место заранее чтобы изучить местность, и, используя все доступные онлайн карты, нарисовал маршруты для БПЛА только над теми местами, где теоретически может быть виден человек».

По словам Алексея, использовать сразу несколько дронов в связке очень дорого (один носитель с техническим решением для поиска на борту стоит больше 2 млн. рублей), но в финале придется. Он считает, что это дает шанс обнаружить неподвижного статиста. «Мы изначально хотели искать именно лежачего человека. Нам казалось, что подвижного мы и так и так найдем. А команды с маяками — искали только движущегося».





Я спросил Александра Аитова из команды «Находка» — не кажется ли им, что все уже заранее похоронили статичного человека? Ведь маячки для него бесполезны.

Он задумался. Мне показалось, что все остальные команды говорили с улыбками и огоньком в глазах о решении инженерных задач. Ребята из ММS Rescue пошутили, что сброшенный маяк может упасть прямо на лежащего человека. «Стратонавты» признали, что это сложнейшая сверхзадача, для которой пока нет идей. А спасатель из «Находки» заговорил, как мне показалось, со смесью печали и надежды:

— У нас в тайге пропала девочка, в три с половиной года. Она провела там двенадцать дней, и десять дней велись поиски большим количеством людей. Когда ее нашли, она лежала в траве, сверху ее практически не было видно. Нашли только прочесыванием.

Если бы были расставлены маяки… в три с половиной года ребенок уже достаточно сознательный. И возможно, она бы к нему подошла и нажала бы кнопку. Я думаю, часть жизней была бы спасена.

— А ее спасли?

— Ее да.



Осенью четыре оставшиеся команды поедут в Вологодскую область, и задача перед ними встанет в разы сложнее — найти человека в зоне радиусом 10 километров. То есть на площади свыше чем в 300 квадратных километров. В условиях, где у дрона есть полчаса полета, зрение разбивается об кроны, а связь исчезает уже через километр. Как говорит Максим Чижов, пока ни один прототип не готов к таким условиям, хотя верит, что шансы есть у всех. Григорий Сергеев, председатель поисково-спасательного отряда «Лиза Алерт» добавляет:

«Сегодня мы уже готовы использовать пару технологий из тех, что видели, и это будет эффективно. И я призываю всех участников и неучастников – ребята, тестируйте технологии! Приезжайте к нам на поиски! И тогда ни для кого не будет секретом, что лес непрозрачен для радиосигнала, а тепловизор не видит через кроны. Моя основная мечта – меньшими силами находить больше людей».
+130
27,3k 64
Поддержать автора
Комментарии 411